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《中國科技信息雜志》2014年第Z2期

一、干、濕噴砼力學性能對比研究

根據濕噴砼最優材料配比方案，進行實驗室干、濕噴砼力學性能測試。（1）在實驗室用RMT試驗機做單軸抗壓和抗拉試驗，用TZS型數顯抗折試驗機做抗折強度試驗，實驗表明：①相對于干噴砼，濕噴砼1天的抗壓、抗拉、抗折強度分別提高555%、394%、200%。濕噴砼的1天強度遠遠大于干噴砼，噴砼不僅能夠封閉圍巖，防止風化、潮解引起的圍巖剝落和強度降低，形成臨時支護，避免局部松動巖石塊的冒落，最主要的是濕噴砼能夠快速提高強度，形成的支護力可有效避免砼體開裂、掉渣。②相對于干噴砼，濕噴砼7、28d的抗壓強度分別提高68%、60%，抗拉強度分別提高81%、78%，抗折強度分別提高58%、54%。更高的抗壓強度能夠提高巷道的支護強度，而后期更高的抗拉、抗折強度有利于解決砼體開裂的問題。（2）進行大尺度抗折實驗，實驗表明：在水灰比，速凝劑與水泥比例，水泥、砂子、石子配比等條件不變時，濕噴砼厚度在120mm～150mm時，濕噴砼試件的抗折強度幾乎不再增加。噴層過厚影響其柔性，不利于形成噴層-圍巖共同承載體，噴層太薄影響其支護強度。最終試驗得出濕噴噴層厚度在同等條件下干噴噴層厚度80%左右時，可達到與干噴相當的支護效果，且節約噴砼材料20%左右。濕噴系統設計為：建立地面配料和攪拌、井下濕噴砼系統，在地面用雙臥軸強制式砼攪拌機攪拌砼，然后用適合煤礦用的防爆罐車把砼（加入水化劑）運至濕噴地點，接著把罐車內砼加入到濕噴機，最后進行噴射。

二、濕噴砼實施效果分析

1濕噴砼現場強度測量與分析在同忻煤礦現場進行噴砼強度測試，分別噴射干、濕噴大板，同時對噴砼試件取樣，利用高校實驗室設備進行抗壓、抗拉和黏結強度試驗。單軸抗壓強度實驗現場噴射的濕噴大板1d、14d單軸抗壓強度約為干噴大板的2.12倍和2.07倍。濕噴砼的1d強度遠遠大于干噴砼，噴射砼不僅能夠封閉圍巖，防止風化、潮解引起的圍巖剝落和強度降低，避免局部松動巖塊的冒落，最主要的是濕噴砼能夠快速提高早期強度，達到初期強支的目的；而濕噴砼14d強度高達30.310MPa，有利于后期強護。單軸抗拉強度實驗現場噴射的濕噴大板7d黏結強度是干噴大板的1.3倍，早期高黏結強度能解決砼在巷道淋水區難以噴上去的問題；濕噴砼28d黏結強度平均達2.005MPa，是干噴砼的1.4倍，長期高黏結強度可以解決砼體掉渣等問題。

2濕噴砼回彈量測量與分析在施工過程中，減少了噴射砼的回彈量，有效節約了成本。現場回彈量測試見表4。統計結果表明，濕噴法相比干噴法顯著減少了回彈損失，幫部減少回彈18.7%；頂部較少回彈21.2%，提高生產效率，降低總成本，為施工企業帶來了經濟效益。

三、結語

同忻礦干噴作業時粉塵中SiO2游離含量低于10%，下風側10m的總粉塵濃度一般為80mg/m3～100mg/m3，呼吸性粉塵濃度為10mg/m3～20mg/m3，而濕噴總粉塵濃度為1-2mg/m3，呼吸性粉塵濃度為0.1mg/m3～0.3mg/m3（現場測得的粉塵濃度是由掘進等因素產生），遠遠達到了煤礦安全作業規程中的標準（總粉塵不得高于10mg/m3、呼吸性粉塵不得高于3.5mg/m3），實現了無粉塵濕噴，改善了井下空氣質量，有效避免了工人呼入呼吸性粉塵產生的危害。總之，濕噴砼技術在大同礦區現場試驗以來，提高巷道噴砼支護強度，保證巷道安全；降低回彈率，有效地節約人力成本，減少工人的勞動強度；降低粉塵濃度，創造良好的作業環境，有效防止矽肺病的發生。而且能增加效益，采用濕噴砼技術效果明顯，應用前景廣闊。

作者：王利棟單位：太原理工大學礦業工程學院