一种井下尾砂湿式喷浆支护方法与流程

本发明涉及岩巷围岩封闭方法，具体是一种井下尾砂湿式喷浆支护方法。

背景技术：

喷浆支护自上世纪七十年代以来，被国家列为重点项目在煤矿、金属矿和非金属矿进行大力推广，广泛使用在新掘进的巷道、隧道和边坡治理等方面，是一种易于施工且行之有效的支护方式。目前，国内煤矿、金属矿和非金属矿的喷浆方式主要是干（潮）式喷浆。

干式喷浆设备简易且便宜，施工工艺简单易于快速掌握，喷浆效率高，整体成本比较低，因此，干式喷浆在国内拥有广泛的应用市场。但是干式喷浆的缺点也十分突出：一是粉尘大，物料搅拌现场和喷浆作业面的粉尘含量非常高，即使正常佩戴专业口罩，依然对人体有较大影响；二是物料回弹率高，一般为20-30%，个别施工现场的回弹率甚至超过30%；三是物料水化程度不足，由于干喷时水和物料在喷头处才混合，导致混合很不均匀，常出现局部成块开裂或者掉落，影响支护效果。

与干式喷浆对应的是湿式喷浆，湿式喷浆有效地克服了干式喷浆粉尘大、物料回弹率高和水化程度不足的缺点。目前，湿式喷浆工艺在发达国家已经全面推广，但是国内还处于起步阶段，虽然有了不少研究实例，但是进行工业应用的鲜有报道，主要原因在于湿式喷浆具有配套系统复杂、喷射距离有限、设备和用工成本较高等不足。但是，随着国家和社会对工作环境要求越来越高，大力研究和推广湿式喷浆工艺将具有非常重要的现实意义。

常用喷浆材料主要为水泥、砂子和石子，用量最大的砂子和石子一般来自河沙。近年以来，国家对河流保护力度大大高于以前，河沙开采受到了极其严格的限制，其价格一涨再涨，但是依然供不应求。因此，积极探索和应用新型喷浆材料意义重大且迫在眉睫。

对于金矿山来说，回采后的矿石绝大部分都成了浮选后的尾砂，几乎没有利用价值，一般作为固体废弃物直接排放至尾矿库，既占用尾矿库库容，又给尾矿库下游居民造成了极大安全隐患。国家自2018年元月开始征收固废税，企业生产成本进一步升高，如何合理利用尾砂关乎企业长远发展。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种井下尾砂湿式喷浆支护方法，其除了具有常规喷浆工艺的优点外，还具有成本节约、尾砂无害化处理、粉尘少、回弹率大大降低等优点，特别是在政府大力限制开采河沙的情况下，拥有自产尾砂的矿山采用本工艺后将大大降低生产成本。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种井下尾砂湿式喷浆支护方法，其具体步骤是：

（1）清洗受喷面，防止受喷面粉尘影响喷浆效果；

（2）将尾砂、水泥、速凝剂、砂浆王和水按照重量比为2~6:1:0.002~0.01:0.0008~0.0014:0.6~1.2添加到滚筒混凝土搅拌机，搅拌均匀，形成混合料浆；

（3）在湿式喷浆机的料仓中加入料仓容积三分之一的水量，开启喷浆机和喷头，对喷浆机的管道进行润管；

（4）待料仓中的水即将喷完时，将混合料浆倒入湿式喷浆机的料仓进行搅拌，开始喷浆作业；

（5）喷浆结束后，在料仓中加入水后清洗设备和管道。

所述步骤（1）中尾砂和水泥的重量比，即灰砂比为1:4，水和水泥的重量比，即水灰比为1:1，这样不仅使喷浆体的强度好，而且使喷浆成本较低。

所述步骤（1）中速凝剂的添加量为水泥重量的4‰，砂浆王的添加量为水泥重量的1‰。

所述尾砂中粒度-200目以下的尾砂占76.7%，所述干尾砂的真密度为2.77g/cm³。

所述干尾砂为金矿浮选后的尾砂，这样，使金矿生产企业能利用自产尾砂进行干式喷浆，从而大大降低生产成本。

在尾砂不足的情况下，可在所述干尾砂中添加河沙，以满足喷浆原料的需要。

与现有喷浆工艺相比，本发明具有的有益效果是：

1.材料成本低、来源充足。现在市场上的河沙价格越来越高，且严重供不应求，采购难度很大。利用尾砂代替砂子和石子后，只需要从尾矿库取干堆尾砂即可，来源充足且十分便利，摆脱了河沙购买途径越来越少、价格越来越高的不利因素。采用尾砂代替砂子和石子后，材料成本可下降40%-50%，整个喷浆成本（含人工成本）可下降10%-20%，效益十分明显。

2.湿式喷浆可明显减少粉尘量。传统干式喷浆一般只在喷头末端安置喷水装置，水与混合料难以充分接触，导致粉尘量非常大，作业环境非常恶劣。采用本工艺时，只有进行初次物料混合和搅拌时，会出现一定粉尘，但是由于和水混合，正确佩戴口罩后，对人体影响不大，喷浆作业面的粉尘量很小，对人体几乎没有影响。

3.料浆反弹率大大降低。由于尾砂的粒度比砂子、石子都小，从喷头喷出后，物料对墙面的冲击力分布均匀且易于附着，因此，尾砂喷浆比普通河沙喷浆的反弹率小很多。根据现场统计情况来看，普通河沙干喷的反弹率一般在20%-30%，个别不平整面的反弹率甚至超过30%，普通河沙湿喷的反弹率一般在10%-15%。而采用尾砂湿喷后，受喷面的料浆反弹率基本都在5%以内，很好的节约了材料成本，效果非常明显。

4.料浆混合均匀，水化效果非常好。普通干式喷浆时，由于干喷时的水和物料在喷头处才混合，导致混合很不均匀，常出现局部成块开裂或者掉落，影响支护效果。而湿喷时，由于物料和水均匀混合形成料浆，水泥的水化程度非常好，后期墙面基本不会出现开裂。

附图说明

图1是本发明井下尾砂湿式喷浆工艺流程图。

图2是灰砂比对喷浆体强度的影响图。

图3是水灰比对喷浆体强度的影响图。

具体实施方式

下面对本发明作进一步说明。

1.材料

搅拌机为jzc350滚筒混凝土搅拌机，喷浆机为邢台市昊鹏机械设备制造有限公司生产的pd-800型湿式混凝土喷浆机。

尾砂为金矿浮选后的尾砂，-200目以下占76.7%，真密度为2.77g/cm³。

2.材料配置及实施方法

（1）制备混合料浆。所用水泥为425水泥，将尾砂、水泥、速凝剂、砂浆王和水按照重量比为2~6:1:0.002~0.01:0.0008~0.0014:0.6~1.2混合。将混合物料置于滚筒混凝土搅拌机匀速搅拌，需要特别注意的是水的添加量对料浆性状和喷涂效果影响非常大，水的最佳添加量应该使料浆呈现潮湿均匀不开裂、静置表面无泌水。最佳水灰比接近1:1，但是要根据现场搅拌的情况来判断，不能盲目照搬，工人只需要配置几次观察效果后，就能熟练掌握。另外，添加剂的添加量很少，应严格控制，添加量少了会导致喷浆层易开裂，添加量多了会导致浆料呈现浆糊状而易成团掉落。

（2）每次重新开机都必须润管。喷浆机开机前，倒入占料仓容积约三分之一的水，开启搅拌机和喷浆机自带的小型空压机，让水喷射出来，达到润管的目的。停机前，必须在物料全部喷完，加入适量水清洗料仓和管道，水喷完后立即关机。严禁设备空转。

3.实施例

实施例1，分5组，1-5组分别加入40kg、60kg、80kg、100kg、120kg尾砂，每组同样添加水泥20kg、速凝剂80g、砂浆王20g和水20kg，制成5种料浆，即尾砂与水泥质量比，即灰砂比分别为1:2、1:3、1:4、1:5和1:6，以同样的喷浆工艺进行湿式喷浆，养护28天后利用混凝土回弹仪进行强度测试，测试结果见图2。如图2所示，养护28天后的喷浆体最高强度为32mpa，此时的灰砂比为1:3和1:4，由于灰砂比为1:3的浆料成本高于1:4，而两者效果一致，因此，最佳灰砂比为1:4。

实施例2，分5组，1-5组分别加入12kg、16kg、20kg、24kg、28kg水，每组同样添加尾砂80kg、水泥20kg、速凝剂80g和砂浆王20g，制成5种料浆，水与水泥质量比，即水灰比分别为0.6:1、0.8:1、1:1、1.2:1和1.4:1，以同样的喷浆工艺进行湿式喷浆，养护28天后利用混凝土回弹仪进行强度测试，测试结果见图3。由图3可知，本发明最佳水灰比为1:1，采用该水灰比养护28天后的喷浆体强度为32mpa。

实施例3，分4组，第1-3组分别加入速凝剂、108号胶和液态增强剂100g，第4组不加入添加剂，每组同样添加尾砂80kg、水泥20kg和水20kg，制成5种料浆，以同样的喷浆工艺进行湿式喷浆，在养护期内定期观察。试验发现，第1组后期出现少量裂缝；第2组和第3组喷射时，均频繁出现了堵管现象，料浆很干易结块，重新添加一定量水后，堵管现象消失，但是喷出后泌水非常严重，甚至成团掉落；第4组喷出后，易成团掉落。结果表明，108号胶和液态增强剂不适合作为该种条件下的添加剂，而只添加速凝剂也达不到施工质量要求。

实施例4，分5组，1-5组分别加入60g、80g、100g、120g、和140g速凝剂每组同样添加尾砂80kg、水泥20kg和水20kg，制成5种料浆，以同样的喷浆工艺进行湿式喷浆，在养护期内定期观察。试验发现：第1、2组喷出后，料浆易成团掉落，且第1组比第2组严重，第3、4和5组未出现成团掉落现象，但是后期均出现一定程度裂缝，且裂缝数量和大小规律为第3组＜第4组＜第5组。

以上仅仅是本发明的较佳实施方式，根据本发明的上述构思，本领域的熟练人员还可以做出各种修改和变换。例如，改变尾砂和水泥的配比、将材料由单纯尾砂改为尾砂加河沙、改变速凝剂用量、使用其他类似性质尾砂等。然而，类似的这种变换和修改均属于本发明的实质。