SPRAYMEC1050湿喷台车在铜矿峪矿的应用

张文聪

（北方铜业股份有限公司铜矿峪矿，山西 运城 043700）

0 引言

喷射混凝土是指将混凝土混合料通过喷浆机（台车），利用高压风、输送管路喷射到需要支护或维护的作业面，满足现场安全维护和施工设计的要求。它主要应用于铜矿峪矿新老工艺的开拓和采准巷道支护、斗穿修理、塌落区域临时性或永久性的支护、维修工作。该矿目前使用的混凝土喷浆机有干喷机和湿喷机2种类型，其中干喷机包括PC7、PC5和69式3种型号，湿喷机型号为SPRAYMEC 1050 WPC。该文将从原材料的把控与运输、台车作业效率与维护保养等方面分析SPRAYMEC 1050 WPC湿喷台车在该矿的应用成效。

1 干喷法与湿喷法的比较

在工程施工拌合混凝土过程中，干喷法不加水，形成的是固态混合物料，而湿喷法必须按照配合比加水，形成的是流体混合物。由于2种工艺形成的混合物料不同，所以运输方式也是不同的。干喷混合物料的运输相对容易，翻斗车即可，而湿喷混合物料需要用混凝土输送泵车运输。干喷和湿喷需要的速凝剂是不一样的，干喷法用的是固体速凝剂，湿喷则是用液体速凝剂，相对而言湿喷工艺的速凝剂价格贵。另外湿喷法的工时比干喷短，但是湿喷台车的操作的技术要求较高，不然会出现类似堵管的现象。湿喷法虽然用的速凝剂价格昂贵，但是因其工、料、机综合消耗少，两者的经济成本大致相同[1]。干喷法与湿喷法特性对比表见表1。湿喷法替代传统干喷法是喷砼技术的发展。干喷法的缺陷是劳动强度大、工效低、回弹量大、粉尘多以及耐久性差。而湿喷法正好克服这些缺点，回弹量要小得多，且工效大大提高。另外从环保和健康方面讲，粉尘小有利于现场作业人员的身体健康。但因湿喷法施工中的质量控制的技术标准还不很成熟，且对现场管理要求更为严格，所以提升湿喷台的工作效率需要从多方面着手，统筹兼顾，有序推进。

表1 干喷法与湿喷法特性对比表

2 湿喷料拌合设计中需要考虑的因素

拌合料塌落度宜为18 cm～22 cm，扩散度宜为50cm～55cm。必须考虑速凝剂可能会降低混凝土浆的最终抗压强度。所以需要使用较多的黏合剂（水泥），至少360kg/m3～400kg/m3。高水泥含量会导致收缩率提高，因此骨料部分应至少占总量的60%～65%（体积百分比）。正常混凝土的水灰比应小于0.45；水灰比过高会提高收缩率，降低速凝剂的效率。而水灰比过低则会导致回弹率升高，缩短增塑剂有效工作时间，从而出现喷射问题。经过反复试验，铜矿峪矿C20湿喷砼理论配合比为水泥∶水∶砂子∶减水剂∶速凝剂=440∶210∶1665∶3.1∶26。在施工环境良好的情况，使用无碱速凝剂可保证混凝土强度，使混凝土强度随龄期正常发展，混凝土出现裂缝的概率也更低，建筑物外观完整性也更持久[2-3]。

3 原材料质量的把控

不同原材料按要按照适当的比例混合。铜矿峪矿井下C20湿喷料所用原材料有中条山集团有限责任公司水泥厂产P.C42.5复合硅酸盐水泥、山西中博水洗砂厂产水洗砂以及河南巩义市宏超建材有限公司产液态速凝剂和减水剂。

据矿供应部相关人员反应，原材料中水洗砂质量不太稳定，送至矿生产技术部实验室检验也常有砂子级配不合理等结果。据湿喷台车技术手册要求，合理的砂子级配曲线区间如图1所示。

图1 砂子颗粒级配曲线图

不合理的级配会导致湿喷拌合料流动性差、易离析等，从而造成现场湿喷台车频繁堵管、效率降低等现象的出现。因此对于砂子质量的把控尤为重要，为此，矿生产技术部和供应部的相关技术人员每日跟踪水洗砂颗粒级配、含泥量等指标，是否适宜，做到每批必检每日必检，确保砂子质量过关后方可投入使用。不合格产品严禁投入使用，检测不合格则立即退货，若多次出现送检合格抽检不合格的现象则停止使用该厂水洗砂作为湿喷拌合料原材料。

4 湿喷台车作业维修班次安排

铜矿峪矿二期工程掘进、深孔、出矿等生产作业都在如火如荼地进行，井下巷道各种车辆同时运行，随时可能出现多队交叉作业等，某种程度上也是影响湿喷拌合料运输作业的一个隐蔽因素。结合湿喷台车在该矿运行多年，湿喷台车部分零部件年久失修、缺少原厂进口备件等因素，制定一个合理、高效、细致的湿喷作业计划尤为重要。

图2为近三年SPRAYMEC 1050 WPC湿喷台车故障班数与正常班数统计分析图表（故障包括设备故障、环境故障及其他客观影响因素）。

图2 湿喷台车故障分析图表

从图中可以非常直观地看出湿喷台车自2015年投入该矿使用以来，综合故障率逐年攀升，不仅造成设备维修保养成本居高不下，而且还影响了台车作业效率。因此该矿坚持在每周大爆破时间进行台车周检对台车进行维护保养，同时利用月末停产时间进行大修大检，再结合班前检查保养，大大提升台车维保时间。制度自2020年下半年实施后，综合故障率有所降低。

5 提高湿喷台车操作人员的技术培训

湿喷作业人员须经岗前培训，培训分为理论培训（21课时）和实操培训（30课时），培训合格后方可上岗。其中至关重要的一些操作要领如下。1）岩面清洗。应使用压缩空气与水混合清洗岩面，这有利于增加黏结强度，降低掉块风险，减少现场粉尘应从上向下清洗岩面，对受到排烟或其他污染的岩面，先用去油污剂进行处理，再清洗含有黏土、粉砂、沙石或其他松散材料的岩面，清洗时应减少水的用量，在某些极端条件下，不用水只用压缩空气清理岩面。喷浆之前必须确保岩面湿润。2）喷射要求。要保持喷嘴与岩面垂直，喷嘴与岩面之间的距离应为1 m～2 m，喷浆角度和距离不当会对喷浆效果产生明显的负面影响，如密实度和强度较差等，而且将明显增加回弹率。喷射角度和距离对回弹影响如图3所示。喷射角度：喷射时，喷头应保持与受喷面垂直。喷射交角过小将增加混凝土的回弹率，降低喷射密实度；垂直于岩面喷射时，连续的混凝土“稀薄流”对反弹物有二次嵌入的作用，可以降低回弹率，增加一次喷射厚度。喷射距离：由于湿喷要求的风压较大，如果喷头距受喷面太近，高压风会将刚“附着”在受喷面上的混凝土吹掉，使混凝土的回弹量增大。3）堵管处理。发生堵管则压力表升高并达到最大压力，通过观察泵压力表如何达到200bar的压力来判断堵管位置。反泵并切断风源，检查气压是否降到接近0bar，以此判断堵管位置在喷头之前还是在喷浆软管中。若堵管发生在变径管中，则反泵清除变径管中的拌合料，切勿尝试使用猛力。若喷头发生堵塞，卸风压洗喷头除掉所有速凝剂和拌合料。

6 建立矿级挂牌督办项目组进行综合管理

针对湿喷作业涉及部门多、管理难度大等特点，该矿建立湿喷作业综合管理组并通过湿喷作业微信群实时跟踪监管。矿各部室须明确其职责，厘清责任、加强管理、严格考核，确保湿喷台车作业效率和支护质量。

湿喷群内由当班搅拌站班长及时拍照发布每车湿喷拌合料状态，井下作业人员及时汇报当班作业详情，矿长、分管副矿长、相关部室部长及技术人员在做好本职工作的同时密切关注群内状况，发现问题及时跟进、解决处理，确保各项工作稳步推进、顺利开展。

7 结语

SPRAYMEC 1050 WPC电液驱动湿喷台车自2015年在铜矿峪矿投入使用以来，已经积累了相当丰富的施工管理经验。湿喷作业具有回弹率低（10%～15%）、产量高（达到20 m³/h）、软管和喷嘴磨损较少、耗风量减少多达60%、灰尘少、能见度高以及喷浆质量均匀等优点，同时又有通常需要缓凝剂和速凝剂以改善塌落度和黏附性、与干拌混合料相比，获得相同的强度需要更多的水泥、较高的投资成本等缺点。因此通过采取强化湿喷砼原材料质量管理、提高施工管理和技术水平、合理安排台车作业与维修班次、加强对湿喷作业人员的技术培训、制定严格的操作规程及管理制度和建立挂牌督办项目组综合管理等措施，提升台车作业效率，使湿喷混凝土技术在矿山巷道支护施工中发挥更重要的作用，为矿山建设保驾护航。