锚网初喷浆工艺

锚喷巷道初喷浆工艺的研究与应用

许衩材料

山东东山军城能源开发有限公司

（军城煤矿）

二0一0年六月

目录

一、评议大纲

二、计划任务书

三、技术研究报告

四、用户使用报告

五、经济效益、社会效益分析报告

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锚喷巷道初喷浆工艺的研究与应用

许衩大纲

山东东山军城能源开发有限公司

（军城煤矿）

二一年六月

评议大纲

一、项目来源

军城煤矿自选

二、项目名称

锚喷巷道初喷浆工艺的研究与应用

三、项目完成单位

临沂矿业集团军城煤矿

四、评议依据

计划任务书

五、评议形式

专家会议评议

六、评议的内容：

1、对课题研究所取得的成果进行评价。

2、对课题研究所提供的技术文件、资料进行审查。

3、对课题研究所取得的社会效益、经济效益及推广应用

前景进行评价。

七、评议文件：

1、计划任务书

2、技术研究报告

3、用户使用报告

4、经济效益分析报告

八、评议程序：

1、成立评议委员会

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2、通过评议大纲

3、听取项目完成单位汇报

4、评议委员会进行评议

5、提出评议意见、签字

评议委员会

2010,7

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课题研究人员名单

军城煤矿林英良高级工程师矿长

军城煤矿庄又军工程师生产矿长

临矿集团张晓明工程师科长

军城煤矿刘汉慈工程师生产科长

军城煤矿庄文涛助理工程师科员

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编号_______

类别_______

二-年科学技术项目

计划任务书

项目名称锚喷巷道初喷浆工艺的研究与应用

负责单位山东东山军城能源开发有限公司

起止年限2008年2月至2009年1月

国内外概况、水平和发展趋势：

混凝土喷射工艺已在矿井施工应用30多年，初期喷射施工工艺

较为简单，逐渐趋于成熟。初喷浆工艺在近两年才被提出，现国内

主要矿业集团均有矿井在试用研究。

军城煤矿借鉴其他煤矿的施工经验，进一步提出了自己的研究

理论、研究目标，经过了近两年的时间，研究出了自己的一套成果,

并在本矿井主要开拓巷道实施，效果良好。

由于普通喷浆工艺，未及时支护巷道围岩，放炮后巷道顶板经

常掉叶，有冒顶危险，且喷浆前，需要要对巷道架设临时支护，既

浪费了时间又不安全，不能满足现在煤矿以安全为本的管理理念。

传统喷浆工艺是在巷道掘出后直接在围岩上进行永久成形喷浆，喷

浆时回弹率高，又因喷浆料不能完全充实锚网和巷壁间隙，喷浆后

成巷巷道经常出现喷层开裂现象，巷道修复率高。

初喷浆工艺的使用，由于有及时封闭围岩、形成密闭圈、深入

裂隙、粘贴岩面等特性充分解决了传统喷浆工艺中存在的问题。军

城煤矿自筹建阶段开始已施工主要运输、回风巷道5000多米，现在

巷道使用正常，均未出现喷层开裂等支护质量问题。初喷浆工艺具

有巨大推广效益。

初喷浆工艺虽已取得了一定的研究成果，但仍具有较大的研究、

发展的空间，主要发展趋势是将在喷浆的原料上进行改进，及具体

施工工艺进行改进，施工过程中将更多的应用机械自动化。

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主要研究、实验内容、目标、技术关键及主要技术经济指标

（目标要具体，包括阶段目标和最终目标）：

主要研究、实验内容：

1、初喷浆工艺巷道的围岩情况的判断及分析；

2、传统喷浆工艺的优缺点；

3、初喷浆工艺的优点；

1）初喷浆对破碎围岩的控制；

2）初喷浆对围岩密闭的及时性；

3）初喷浆深入围岩裂隙及孔洞；

4）柔性支护特点。

4、初喷浆施工组织及安全措施；

5、技术经济效果分析；

6、注意事项及发展空间。

主要研究目标：

1、摸清军城煤矿锚喷巷道围岩种类及岩性情况；

2、初喷浆工艺与传统喷浆工艺的技术经济比较；

3、针对军城煤矿及同类地质围岩情况的施工工艺；

4、对初喷浆工艺的进一步改进及发展研究方向。

主要技术经济指标

1、确保安全生产；

2、初喷浆对巷道掘进后的及时支护，对顶板进行了有效控制,

提高了安全性；

3、提高支护质量；

4、降低了回弹率，节省材料费用，减少了巷修费用。

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达到的技术水平、经济、社会效益及推广应用前景：

在技术人员和实际操作人员经过一段时间的现场摸索、改进，初

喷浆工艺改进后的良好效果在以下几方面逐渐表现了出来。

1、增强了施工安全性

由于我矿施工巷道揭露岩层多为稳定性较差岩层，巷道开挖后

后，围岩稳定时间较短，经过暴露风化，岩石会出现碎块掉落现象，

现在爆破后，先进行初喷浆，围岩得到及时封闭，稳定性得到加强，

施工现场安全性得到很大提高，顶板类轻微伤害事故降低至零。

2、施工进度加快

以前放炮后，临时支护使用前探梁，现场操作即繁琐又浪费时间，

巷道顶部锚网支护完后，前探梁还要进行拆除，前后时间大约要90〜

120分钟，现在使用初喷浆作为临时支护，大概需要30~45分钟，

每循环可节约45〜90分钟，即缩短了循环时间，又提高了循环率，

进而加快了施工进度，全月可提高进尺6~8米。

3、经济效益明显提高

初喷浆工艺未改进时，初喷浆在锚网支护完后进行，由于金属网

未贴紧岩面，巷道壁在锚杆头和锚网的共同作用下，回弹率加大，造

成喷浆料的浪费；初喷浆工艺改进后，在操作人员熟练程度提高以后，

并掌握好初喷浆混凝土配合比，回弹率有较大下降；另外由于围岩得

到及时封闭，锚网支护时碎落岩石少，巷道壁面平整度好，锚网能够

贴紧岩面，所以锚杆合格率也有所提高，巷道复喷时用料也大有节省；

同时巷道维修率也大大降低。综合以上因素，经过实际成本核算，初

喷浆工艺改进后，巷道支护材料可节省10〜15%。

4,现场巷道观感好，工程内在质量好，工程优良率得到提高

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初喷浆工艺未改进时，由于岩石暴露风化，加上因岩面不平整造

成锚杆角度不协调一致，导致施工现场未成巷段观感较差，同时巷道

初喷后，喷体孔隙多，工程内在质量不能保证；初喷浆工艺改进后，

巷道壁面平整度好，锚网贴紧巷道壁面，巷道未成巷段观感较好，且

巷道复喷后，喷体几乎无孔洞，工程内在质量有了很大保证，经过对

喷体现场取样进行强度检验，试件强度均大于设计值，工程优良率大

大提高。

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采用的研究、实验方法和技术路线

采用的研究、实验方法

本课题拟采用理论分析、现场实际应用、用后观测分析、总结理

论经验，进一步改进研究，分环节逐步研究的方法。

1、根据原有喷浆支护工艺在现场施工中实际应用的效果等技术

特征，提出初喷浆工艺改进的初步方案。

2、将初喷浆工艺初步方案应用于现场的理论依据，从而使初喷

浆工艺用于现场施工具有可能性；

3、组织现场施工对初喷浆工艺进行试用；

4、总结经验并提出进一步改进方案。

研究的技术路线：

参考国内外文献-理论、逻辑分析-现场实际应用-数据收集、录

入-数据分析-检验反馈修正-总结项目成果

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现有技术基础及条件（包括本课题做了哪些工作和现有仪器设备

条件等）：

军城矿井自二期工程施工初期，针对锚网喷巷道施工实际情况和

存在的问题，即对锚网喷巷道的施工工艺进行了大胆探索和改进，经

过反复的研究和现场实践，已总结出了自己的施工、理论经验，并有

现场的技术支持。

由于初喷浆工艺与传统喷浆工艺在施工工具设备、材料上差别

较小，无需增加主要施工设备工具，只是在施工方法及工艺上进行了

改进，成本较小。

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地点：试验规模和进度安排：

2008.2可行性研究，理论研究，方案设计论证;

2008.3巷道围岩性质研究及判断；

2009.9-2009.11工作面合理支护参数的选择；

2009.12项目总结，撰写研究报告。

经费概算（包括总概算和分年度预算的项目和费用及偿还经费和

年度）：

总概算：2.5万元

其中：计划设计费用0.3万元。

支护材料投入实验费用1万元。

喷浆料配比桶改进费用0.2万元。

实验阶段的人工费用1万元。

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锚喷巷道初喷浆工艺的研究与应用

技术研究想告

山东东山军城能源开发有限公司

（军城煤矿）

年六月

掘锚喷巷道初喷浆工艺的研究与应用

一、问题的提出

长期以来，大多数矿井在施工锚网喷巷道时，喷浆工序一般都放

在对围岩进行锚网支护以后进行，对于一些稳定性较差岩层和不稳定

岩层，如页岩、泥岩、胶结不好的砂岩、煤，以及经常遇到过断层，

陷落柱等地质构造，这种条件下，巷道成形的控制和围岩的支护成为

难点，加之，由于岩石在空气中暴露时间较长，有的地方井下淋水对

岩石的潮解和膨胀作用等诸多因素，造成初喷浆前岩层开裂和剥落，

围岩出现不稳定。

军城煤矿锚网喷巷道施工时，放炮后巷道顶板经常有掉开或冒顶

现象，对临时支护和施工安全带来隐患，喷浆时回弹率较高，又因喷

浆料不能完全与锚网和巷壁胶结，喷浆成巷巷道经常出现喷层开裂现

象，给矿井安全带来潜在隐患。针对这种现状，军城煤矿工程技术人

员锚网喷巷道的施工工艺进行了大胆的探索和改进，经过反复的研究，

提出了锚网初喷浆的支护工艺。

二、研究内容(过程及取得成果)

研究初喷浆工艺的关键是弄清巷道围岩特征，以便制定与之相符

合的初喷浆施工工艺及喷殓配比，还要针对传统喷浆工艺在本矿井施

工中存在的问题及不足，研究出解决这些问题的施工方法与工艺。

(-)巷道围岩情况确定

军城煤矿为单水平两翼开采，井下东西翼主要运输大巷均设在

-425水平，本水平揭露岩石以泥岩为主，灰岩、砂岩次之，岩层稳定

性较好。

矿井初步设计开拓巷道支护形式为锚网喷，但根据现场实际施工

巷道及支护效果观测可知，巷道施工时由于受到淋水与施工水的侵蚀

及空气对其风化作用，泥岩层极易软化掉落，所以怎样对揭露的围岩

及时密闭，使之与空气及水隔离至关重要，决定了新的支护工艺必须

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具备解决这两项问题的特征。

（二）传统喷浆工艺的优缺点

传统施工喷浆工艺即一次成巷法，主要施工顺序是：爆破掘进一

一敲帮问顶架设临时支护掘进迎头出行挂网打锚杆

喷浆成巷

1、传统喷浆工艺的优点：

一次喷浆成巷施工工序少，节省了二次喷浆的准备时间。

2、传统喷浆工艺的缺点：

巷道掘出后不能及时封闭围岩，围岩长时间暴露在空气中，易造

成围岩风化水蚀，从而破坏了围岩稳定性；锚网直接敷设在不平整的

围岩上，不能紧贴岩面，锚盘及网片受力不均匀，支护质量降低，锚

杆不合格率较高；一次成巷喷浆的喷浆量较大，回弹率高，喷浆材料

浪费严重；以上几条原因造成巷道支护质量差，喷层易开裂，巷道维

修期短，增加了巷修费用。

（三）初喷浆工艺的优点

军城煤矿工程技术人员根据传统喷浆工艺不能满足现场支护的要

求，以解决其缺点为主提出初喷浆支护工艺，经综合比较，改进后的

施工工艺优势特点主要体现在以下几方面。

1、及时性

由于支护及时，降低了巷道围岩的风化，较好地保持了围岩的稳

定性，并给围岩及时提供支护抗力，从而改善了围岩的应力状态。

2、密封性

由于喷射混凝土及时，全面的密封围岩，很好地阻止了风化作用，

同时也阻止了潮气和地下水对围岩的侵蚀，保护原岩不受潮解和膨胀,

维持了原岩强度。

3、深入性

喷射混凝土在高压喷射时，不受到锚网的遮挡，不仅使喷层紧贴

岩面，而且把灰浆注入到围岩的裂隙和孔洞中去，对岩层起到部分注

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浆加固的效果。

4、粘贴性

喷射混凝土与围岩全面紧贴粘结在一起，这种粘贴性可产生三种

作用：联锁作用，将被裂隙分割开的岩块粘结在一起，保持了岩块间

的整体性；复合作用，围岩与喷射混凝土结合成一个复合体，使二者

在径向和切向上都共同受力，这种效应改变了围岩的应力状态，有利

于提高喷射混凝土和围岩共同承载的能力；增强作用，喷射混凝土充

填了围岩四周，使岩面与喷层粘贴的较为平整，因此提高了围岩的强

度，也减少了围岩的应力集中。

5、柔性

由于喷射混凝土的粘结强度大，能和围岩紧密地粘结在一起共同

支撑，同时初喷喷层较薄，具有一定的柔性，可以和围岩共同变形产生

一定量的的径向位移，在围岩中形成一定范围的非弹性变形区，使围岩

的自支撑能力得以充分发挥，因而喷层本身的受力状态得到改善。

(四)初喷浆施工组织

1、准备工作

⑴检查锚杆安装是否符合设计要求,发现问题及时处理。

⑵清理喷射现场的外石杂物,将喷浆机安设在顶帮围岩稳定安全

地点，距离道轨间隙不能小于0.5m。接好风、水管路，输料管路要平直

不得有急弯,接头要严密，不得漏风，严禁将非抗静电的塑料管做输料

管使用。

⑶检查喷浆机是否完好,并送电空载试运转，紧固好磨擦板,不得

出现漏风现象。

⑷喷射前必须用高压风水冲洗岩面，在巷道拱顶和两帮应安设喷

厚标志。

⑸喷射人员要佩戴齐全有效的劳保用品。

2、配拌料

(1)利用筛子、斗检查粗细骨料规格、配比是否符合要求。

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⑵、检查骨料含水率是否合格。

③、按设计配比把水泥和骨料送入拌料机,上料要均匀。水泥：

砂:石子，被重量配合比水泥：砂：石子=1：2：2,人工拌料时采用潮

拌料,水泥、砂和石子应清底并翻拌三遍使其混合均匀。

⑷、检查拌好的潮料含水率,要求能用手握成团，松开手似散非散,

吹无烟。

⑸、速凝剂按水泥含量的2.5-4%在喷浆机上料口均匀加入。

3、喷射工作

喷射工作开始前，应首先在喷射地点铺上旧皮带，以便收集回弹

料，回弹率不超过10%。

⑴开水开风，调整水量,保持风压不得低于是0.4MPa,水压应比

风压高0.IMPa左右，加水量凭射手的经验加以控制，水灰比0.4。

⑵喷射手操作喷头，自上而下冲洗岩面。

（3）送电，开喷浆机拌料机，上料喷浆。

⑷根据上料情况再次调整风水量,保证喷面无干斑,无流淌,粘着

力强，回弹料少。

⑸喷射手分段按自下而上先墙后拱的顺序进行喷射。

（6）喷射时喷头尽可能垂直受喷面，夹角不得小于70度。

⑺喷射时，喷头运行轨迹应呈螺旋形，按直径200-300mm,一圆

压半圆的方法均匀缓慢移动。

（8）一次喷射混凝土厚度50〜70mm,并要及时复喷，复喷间隔时间

不得超过2个小时。否则应用高压水重新冲洗受喷面。

（9）应配两人,一人持喷头喷射,一人辅助照明并负责联络,观察顶

帮安全和喷射质量。

4、停机

（1）喷浆结束后，按先停料、后停水再停电最后关风的顺序操作。

（2）喷射工作结束后，卸开喷头，清理水环和喷射机内外部的灰浆

或材料,盘好风水管。

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（3）清理收集回弹料，并应将当班拌料用净。

（4）喷射被2小时后开始洒水养护，28天后取芯检测强度。

5、喷射质量

喷射前必须清洗岩帮，清理浮行,挖出墙基础,拉好线，喷射均匀,

无裂隙，无“穿裙、赤脚”。

6、注意事项

（1）分次喷射时，复喷应在前一次被终凝后进行,若终凝一小时后

进行喷射时,应先用水清洗喷层表面。有超挖或裂缝低凹处,应先补喷

平整，然后再正常喷射。

⑵严禁将喷头对准人员。

（3）喷射过程中，如发生堵管、停风停电等故障时,应立即关闭水门,

将喷头向下放置，以防水流入输料管内；处理堵管时采用敲击法输通料

管。

（4）喷射人员要配戴防尘口罩、乳胶手套和眼镜。

⑸喷射工作结束后，喷层在七天以内，每班洒水一次，7天以后，

每天洒水一次，持续养护28天。

（6）喷浆机司机必须经过专门培训熟悉喷浆机性能结构和工作原

理,并能排除一般故障,进行日常维修和养护。

（7）喷浆机进气口密封良好,防止漏风吹起粉尘；排气口畅通，废

气排放顺利；喷浆管接头牢固、密封良好、摆放整齐。个人配带防尘

口罩,粉尘浓度不超过6mg/m\

（五）技术经济效果分析

在技术人员和实际操作人员经过一段时间的现场摸索、适应，初喷

浆工艺改进后的良好效果在以下几方面逐渐表现了出来。

1、增强了施工安全性

由于我矿施工巷道揭露岩层多为稳定性较差岩层,巷道开挖后后，

围岩稳定时间较短，经过暴露风化,岩石会出现碎块掉落现象,现在爆

破后，先进行初喷浆，围岩得到及时封闭，稳定性得到力口强,施工现场安

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全性得到很大提高，顶板类轻微伤害事故降低至0。

2、施工进度加快

以前放炮后，临时支护使用前探梁，现场操作即繁琐又浪费时间，

巷道顶部锚网支护完后，前探梁还要进行拆除,前后时间大约要90〜

120分钟，现在使用初喷浆作为临时支护，大概需要30-45分钟,每循

环可节约45〜90分钟，即缩短了循环时间，又提高了循环率,进而加快

了施工进度，全月可提高进尺6〜8米。

3、经济效益明显提高

初喷浆工艺未改进时，初喷浆在锚网支护完后进行,由于金属网未

贴紧岩面，巷道壁在锚杆头和锚网的共同作用下，回弹率加大,造成喷

浆料的浪费；初喷浆工艺改进后，在操作人员熟练程度提高以后，并掌

握好初喷浆混凝土配合比，回弹率有较大下降；另外由于围岩得到及时

封闭，锚网支护时碎落岩石少，巷道壁面平整度好,锚网能够贴紧岩面，

所以锚杆合格率也有所提高，巷道复喷时用料也大有节省；同时巷道维

修率也大大降低。综合以上因素，经过实际成本核算，初喷浆工艺改进

后，巷道支护材料可节省10〜15%。

4、现场巷道观感好，工程内在质量好,工程优良率得到提高

初喷浆工艺未改进时，由于岩石暴露风化,加上因岩面不平整造成

锚杆角度不协调一致,导致施工现场未成巷段观感较差，同时巷道初喷

后，喷体孔隙多，工程内在质量不能保证;初喷浆工艺改进后，巷道壁面

平整度好,锚网贴紧巷道壁面，巷道未成巷段观感较好,且巷道复喷后，

喷体几乎无孔洞，工程内在质量有了很大保证,经过对喷体现场取样进

行强度检验,试件强度均大于设计值,工程优良率大大提高。

（六）注意事项及发展空间

1、需严格控制好光面爆破效果，使巷道岩面有较好的平整度，以确

保初喷浆时喷层厚度均匀，起到减少回弹的作用，避免低凹处喷体过厚

坠落，增强喷体均匀承载能力。

2、施工中应加强现场管理和人员培训，只有做好这些工作，才就能

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达到“事半功倍”的效果，否则，将不快反慢,不省反费。如喷浆机司机,

应保持上料的连续、均匀；同时要掌握好初喷时间，预先将速凝剂拌在

干料中，比临时掺入要好，但掺入过早易受潮结块，亦影响质量;搅拌料

的存放时间不能超过规定时间，即使在规定时间内，也要防水防潮，防

止混入杂物；掌握好配合比,合理的配合比是保证喷射土质量的重要措

施，因初喷浆厚度小，为保证喷射质量和减少回弹，可适当调低粗骨料

的比例。

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锚喷巷道初喷浆工艺的研究与应用

用户使用板告

山东东山军城能源开发有限公司

（军城煤矿）

二0一0年六月

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锚喷巷道初喷浆工艺的研究与应用

用户使用报告

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锚喷巷道初喷浆工艺在军城煤矿研究成功并应用于正常施工，自

2009年初开始已在东西翼约5000米开拓、准备巷道中运用。

锚喷巷道初喷浆工艺的应用，加强了巷道掘进后的临时支护效果，

消除了顶板隐患，掘进巷道施工的安全性，锚网初喷巷道施工的顶板

事故率降低为0。

军城煤矿已使用初喷浆工艺的巷道有东西翼轨道大巷、东西翼胶

带大巷、西翼回风大巷、三采两条下山等井下主要碉室，累计巷道总

长度8000多米，所有巷道施工使用至今均未出现喷层开裂等支护质量

问题.

经济效益成果如下

节省锚网支护材料费用：8000（米）x15（根）x10%x46（元/

根）=55.2万元

节省喷浆材料费用：8000（米）x3（车）