喷浆质量影响因素分析及其控制措施分析

2020-12-10李飞

世界有色金属 2020年8期

李飞

（荣达矿业有限责任公司，内蒙古呼伦贝尔 021300）

为了保证喷浆质量，在使用喷浆设备进行作业时往往需要按照45°的角度进行的混凝土喷射工作，并且还应保证距离喷射作业面的距离保持在0.6m到1.2m之间。作为一种常见的混凝土支护施工模式，通过有效控制喷浆质量，可增强围岩的稳定性，并且还能延缓围岩风化速度，以此保证建筑结构具有良好的支护性能。

1 喷浆方法的主要类型

喷浆主要是用于限制建筑墙面施工空鼓状况的一种支护处理手段，具体是利用水泥、砂石等材料混合而成混凝土，并利用喷浆设备将其喷射至围岩上，从而达到最佳支护目的。通常情况下，喷浆质量往往需要借助混凝土喷射强度、喷浆施工中粉尘浓度、喷浆喷射回弹率作为衡量喷浆质量的标准。目前，常见的喷浆方法包括以下三种：①干喷法。它是按照适合的配合比将喷浆材料制成均匀喷射物料，并在压力的影响下从喷浆设备的喷嘴处喷射到围岩工作面，从而满足支护需求。干喷法易于操作且维修难度较小，但引起的粉尘浓度较大，并且喷浆质量与施工人员的经验有着密切关联。②湿喷法。它是以事先设置好的比例对喷浆材料进行混合搅拌，然后将其送至湿喷机设备中，之后再利用专门的湿喷装置将其喷射到喷头位置上，此时在速凝剂的辅助下快速喷射到围岩表面。一般而言，湿喷法可操作性更强，且粉尘浓度与回弹率偏低，但缺点是维修难度较大，在后期清理时也会受到较大阻力。③潮喷法。潮喷法是在混凝土配制期间为混凝土添加适量拌合水，并在喷浆设备运行期间加入速凝剂，同时在喷浆设备的喷头处再次进行水分供给。在压力刺激下从软管中快速喷射到作业面上，进而完成喷射任务。

2 喷浆质量的影响因素

（1）喷浆材料。在喷浆质量中极易受到喷浆材料的影响而出现喷浆结果不达标现象。一般而言，喷浆材料不合格的原因，一方面是配合比设计不科学，并且细骨料含量较小，导致喷浆因粗骨料超标而造成喷浆施工无法顺利进行。另一方面是由于所使用的速凝剂质量不过关，或者所选择的规格与喷浆要求不一致。同时，还有可能受金属网孔径的影响，而发生喷浆到达作业面后无法牢固的停留在围岩表面，进而遭受脱落风险，致使喷浆施工失败。因此，在配制喷浆时应结合实际工况选择适合的材料，由此为喷浆高效施工提供重要保障。

（2）喷浆流程。喷浆一般需按照制定的施工顺序进行操作，若喷浆施工步骤出现差错，也会降低喷浆质量。另外，在使用喷溅设备对其进行喷射时还应注重喷嘴与作业面之间的间距与喷射角度。一旦喷浆流程发生不规范作业行为，将造成喷浆设备无法连续作业，进而对喷浆质量带来负面干扰。同时，在应用喷浆施工工艺时还应考虑到喷浆保存时间，若超过初凝时间6h左右，将造成喷浆凝结，不利于后期喷射工序的顺利落实。

（3）支护参数。围岩支护参数的设计水平会对喷浆质量带来重大影响。比如锚杆安装不到位、围岩表面缺少网片、喷浆厚度不合格等都会不利于喷浆质量的有效提升。所以，在喷浆施工阶段应高度重视支护参数设计的合理性，并保证各项围岩支护结构符合喷浆施工要求，以免受喷浆质量的破坏造成支护施工出现不良后果。

（4）机械设备。喷浆质量的主要影响因素还包括机械设备。目前，我国喷浆施工常使用的喷浆设备为干式喷浆机，它需在喷嘴处与拌合水相混合后再进行喷射。此外，在部分喷浆作业中还采用人工拌料模式，相比机械搅拌方式误差更大。所以，也会对喷浆质量带来重大影响。所以，应完善喷浆设备性能，并借助机械力量进行拌料，保证喷浆质量达标[1]。

（5）爆破环境。在喷浆施工过程中，若喷射工作面上有积水或者灰尘较多，且后期清理不到位，这样也会导致喷浆施工无法达到预期效果。所以，在进行喷浆施工前需对工作面进行有效清理。另外，井下爆破环境也会对喷浆质量带来不利影响。比如在煤矿企业开采作业期间，往往利用钻孔打眼等方式获取矿石。此时若利用喷浆对孔洞进行喷射，将起到稳固围岩的作用。但若在后期继续进行打眼爆破将增加围岩内部结构的不稳定性，增加后期喷浆施工难度。所以，在喷浆施工期间，混凝土在初凝时间的8h左右若受到爆破影响，有可能出现开裂问题。故而应控制好喷浆速度。

3 喷浆质量的控制措施

（1）优选喷浆工艺施工材料。在选择喷浆材料时，首先，应以硅酸盐水泥为主要原材料，并尽量选择水泥强度等级高于32.5MPa的水泥类型为最佳材料，根据施工的断面选择合适的抗渗度；其次，在施工时应以建筑工程检测中心出具的配合比进行材料的混合；还需注意的是在确定石子的粒径时应≤15mm，这样配制成的喷浆质量才能更高；最后，在喷浆搅拌环节还应对配合比等各项参数进行两次以上的检查，防止出现纰漏影响喷浆质量；由此保证喷浆质量符合喷射标准。在选择喷浆材料时还应控制好各项指标数值。比如应将喷浆含水率限制在5%之下，且速凝剂应以J85型为主，不可使用酸碱类拌合水。速凝剂的使用时间应跟随着喷浆设备的喷嘴上料频率而确定，并以1:50的比例控制速凝剂用量，这样才能保证喷浆质量满足施工企业具体需求[2]。

（2）规划喷浆作业施工流程。在喷浆施工过程中需要按照指定的施工顺序进行操作，以此确保喷浆质量符合施工要求。通常应先行对工作面进行冲洗清理，然后再标准喷浆施工厚度，再配制混凝土浆料，并且进行两次喷射，最后对工作面进行洒水养护操作。其中需格外注意以下三个方面：其一，在前期准备期间，可利用高压枪对作业面进行喷洒冲刷，保证表面无杂质，这样可为后期喷浆施工创造有利条件，并且还需对巷道断面的具体尺寸进行测量，由此为喷浆速度及距离的调整提供参考依据。其二，在喷浆作业时应依据由下至上螺旋式施工方向进行浆料喷射。一般需以200mm左右的移动距离为一个周期进行喷射，并针对存在钻孔等不平整区域进行补喷，并且在双人配合下进行喷浆施工，以便喷浆质量有所保障。其三，在巷道支护环节可利用分层喷浆施工模式对作业面进行喷射，在初次喷浆中应将时间控制在20min到50min之间，而后二次喷浆作业时应在24h内完成喷浆任务，进而达到最佳喷浆施工效果。

（3）合理设计围岩支护参数。①锚杆参数。对围岩进行支护可避免围岩出现分化风化脱落等现象。而在控制喷浆质量时也需合理设计围岩支护参数，促使围岩保持良好的稳定性。其中在设计锚杆参数时应全面了解支护强度，以免围岩变形。另外，在设计围岩支护参数时还应考虑到支护成本的投入情况，不可出于安全角度过分压缩参数值范围。针对锚杆参数的设计应秉承着“安全性”与“经济性”原则对锚杆进行精准安装，以往常将锚杆深度与孔深的差距控制在大约80mm，这样既能增强围岩支护效果，又能保证喷浆质量达标。②网片质量。为了确保喷浆质量处于可控状态下，还应注重网片质量。在围岩巷道中常利用布置金属网的方式对断面处加以防护，并为锚杆安装提供载体。另外，在喷浆之前还应对围岩巷道上设置的金属网网片质量进行检测，保证网片数量刚好满足喷浆需求，这样才能避免出现网片丢失现象影响喷浆质量。③喷浆厚度。喷浆质量与喷浆厚度有着密切关联。若喷浆厚度适宜，既能增强围岩稳定性，又能保证喷浆工艺的正常进行。根据以往喷浆经验可知：最佳喷浆厚度为100mm，并在锚杆端头不裸露的情况下保证喷浆施工到位。至于金属网的布置厚度，一般应≥30mm。同时，在喷浆施工后应保证喷射后的金属网外侧防护层厚度处于20mm到40mm范围内。只有这样，才能有效控制好喷浆质量，并为施工作业面的平整度提供辅助作用。基于此，喷浆施工应合理设计支护参数。

（4）注重爆破环境设备质量。若机械设备的运行效果不甚理想，出现水泥混合不良、浆料搅拌不均等现象，将会对喷浆质量产生严重影响。因此，相关人员在应用喷浆机、拌料机等机械设备的过程中，一方面要对浆料的配合比、搅拌工艺实施科学控制，避免在设备使用工艺上存在问题。另一方面，也要做好设备本身的性能检查与维护保养工作，在确定设备内部结构完好无损的基础上，避免设备处在高负荷运转或空转异常状态。除设备以外，相关人员还应对喷浆作业的现场环境予以重视，若工作面发生淋水、涌水等情况，必须要在喷浆施工前做好导水措施，如在涌水点装设塑料软管、在滴水、淋水处运用压风吹水工艺等。最后，面对井下爆破的影响问题，相关人员还应根据具体环境条件，对喷浆的工艺流程进行适度调整。例如，在岩巷围岩质量稳定的爆破环境中，可取消初喷环节，待锚杆、钢筋网等临时支护设施布设完成后，再进行喷浆作业，从而将常规的“喷-锚-网-喷”流程改为“锚-网-喷浆成型”，以此提高施工作业的整体效率。

（5）明确喷浆物料输送速度。在进行长距离的喷浆物料输送作业时，由于空气压力会随着输送距离的延长而逐渐削弱，最终形成管道堵塞的风险。从原理上讲，推动管道内物料运输的气流存在一定的最小运动速度，被称为“噎塞速度”。管道内气流流速在趋向噎塞速度值的过程中，固气比也随之发生波动变化。当气流流速越发趋近噎塞速度值时，管道内的固气比将处于较高水平，造成气流无法均匀、有力的推动物料向前运动，进而引发管道堵塞问题，并导致管道内部压力的急剧上升，不仅会对喷浆质量产生影响，还会对相关设备及管道造成损伤。因此，相关人员必须要明确控制好喷浆物料的输送速度，实现噎塞速度值的有效规避。