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1、德国巴斯夫公司湿喷技术在矿井支护中的应用考察报告一、内容摘要随着混凝土技术的不断发展，湿喷混凝土技术正在应用于越来越多的行业和领域。相比传统的干喷技术，湿喷有着回弹量小、支护强度高、无粉尘等诸多优势。德国巴斯夫公司在湿喷技术方面一直处于行业领先地位，并已在国内部分矿井率先推广使用，效果良好。考虑到123煤矿井筒施工期间面临顶板淋水较大，整体岩性较差，湿喷技术可在一定程度上提高支护强度，并可考虑结合巴斯夫注浆及薄膜技术解决淋水及岩性较差等问题，故我矿决定去山东菏泽新巨龙煤矿对巴斯夫湿喷技术在该矿井的实际应用进行现场考察。二、考察基本情况1.考察目的通过实地考察，了解湿喷技术在煤矿实际应用中的效果
2、。2.考察时间、地点2011年5月12日，在山东新汶矿业集团新巨龙煤矿进行考察，下井现场观看湿喷过程及湿喷效果。3.考察内容及过程2011年5月12日，在山东新汶矿业集团新巨龙煤矿掘进副矿长王矿长的带领下，至井下参观了目前正在该矿应用的巴斯夫湿喷技术。现场观看了整个湿喷过程及湿喷巷道的支护情况。通过现场考察，全面了解了湿喷技术在该矿的应用情况，现就调研考察成果进行汇报：湿喷工艺与干喷工艺的现实效果对比：巴斯夫公司的湿喷工艺已在新巨龙煤矿应用2年，通过2年多的实际使用经验，该矿对这项新工艺的优势主要有以下认识和体会湿喷工艺 干喷工艺工艺对比水预先和混凝土搅拌在一起，水量得到精确控制，混凝土得到充
3、分搅拌水灰比无法精确控制，干料与水无法充分混合喷射效果手工喷射时，回弹率可控制在10% 左右，机械手喷射时回弹量更小回弹量大，一般在40%以上混凝土质量混凝土均匀性好，密实度高，强度很容易达到30MPa以上混凝土易出出现蜂窝状结构，均匀性差，强度一般在15MPa左右支护性能 混凝土凝固快，快速达到 混凝土凝固慢，早期强度低较高的早期强度，有效抵抗围岩的变形，永久支护效果好且来得慢，不能有效抵抗围岩的变形，永久支护效果差工作效率每小时可喷射6m 混凝土，工作效率提高每小时最大喷射4m 混凝土环保和健康工作中不产生粉尘，给工人创造良好的工作环境产生大量粉尘，给工人健康带来极大伤害长远效益支护强度提
4、高将大大减少二次支护的投入混凝土在一两年后会出现开裂，掉落、巷道变形等问题，必须进行二次支护（2 ）湿喷工艺经济技术分析巴斯夫公司在湿喷过程中，主要使用该公司的三种添加剂：水泥水化控制剂、无碱高性能速凝剂及高效减水剂，设备主要为巴斯夫公司的湿喷机和喷射机械手。 2.1 添加剂投入及价格分析水泥水化控制剂：该添加剂最多可以保持混凝土72小时新鲜，适用于远离搅拌站的工作地点。巴斯夫公司水化控制剂分为稳定剂和活化剂。运输过程中用稳定剂稳定水化，在即将使用混凝土时添加活化剂进行恢复和加速水化。 通过新巨龙煤矿实际使用情况，稳定剂建议掺量为凝胶材料重量的0.65%-2%，活化剂为3%-8%。(由于新巨龙
5、矿采用立井运输，混凝土输送用时较长，因此需要添加水化控制剂，我矿运输条件较好，若搅拌站离喷浆地点较近，则无需使用水化控制剂)。高性能速凝剂：该添加剂可以控制混凝土需要的凝结和硬化时间，使混凝土达到早强。 通过新巨龙煤矿实际使用情况，速凝剂建议掺量为水泥重量的2%。高效减水剂：该减水剂可以使混凝土保持高流动性，并且能改进早期和后期强度，与传统减水剂相比，能明显的改善坍落度。通过新巨龙煤矿实际使用情况，减水剂掺量为水泥重量的2%。经济技术分析对比表比较因素 湿喷工艺 干喷工艺 对比添加剂 巴斯夫水化控制剂4%，速凝剂2%，减水剂2% 添加20%普通速凝 剂 延米增加303元回弹量手工喷射时，回弹率
6、可控制在15%左右，机械手喷射时回弹量更小回弹量大，一般在40%以上 延米节约255元设备投资巴斯夫专用湿喷机每台80万元，机械手每台160万元（机械手非必须）普通喷浆机即可一次性投资增加80万元以上（暂不考虑设备折旧费）其他因素1. 混凝土回弹量减少，运输费用降低2. 湿喷混凝土强度高，满足同等强度要求，可降低混凝土厚度，减少井筒开挖量3. 无粉尘，大大减少对工人身体健康的危害4. 支护强度高，后期维护量小从当面经济技术指标考虑，湿喷同干喷成本相差较小，只是初期设备一次性投入较大，从长远利益来讲，湿喷成本将会越来越低，较干喷具有一定经济优势。下面是具体经济比较数据计算过程：根据新巨龙矿介绍，
7、三种添加剂价格在1.2万/ 吨左右。普通混凝土速凝剂的价格为3000元/ 吨根据123煤矿副斜井喷浆混凝土配合比数据，水：水泥：沙子：石子为0.47:1:1.75:1.9，每立方米水泥用量为479kg、黄沙840kg、石子910kg。则每吨混凝土使用水化剂、速凝剂和减水剂分别为8.8kg、9.6kg 和9.6kg（水化控制剂取胶凝材料的4%，速凝剂和减水剂取水泥重量的2% 和2% ），共需要28kg 添加剂。而普通混凝土需要速凝剂96kg。（理论数据为水泥用量的6% ，但由于副斜井井筒水量较大，实际施工中一般添加20%-30%，此处取20%）以副斜井为例，延米喷浆混凝土设计用量为1.53m ，
8、考虑15%的回弹率，则延米混凝土用量为1.76 m，则使用添加剂28*1.76=49.28kg。则每立方米混凝土巴斯夫添加剂需要成本591 元，普通混凝土速凝剂成本为288元。则每立方米添加剂需要增加成本303 元。干喷回弹率按40%计算，每延米巷道混凝土实际用量为2.14m ；而湿喷回弹率按15%计算，实际用量为1.76m ，那么延米湿喷可节约混凝土0.38m ，每立方米混凝土按672元计算，湿喷可节约成本255元（此处运输费用不做比较。同时，湿喷强度可达到30Mp ，而干喷只能达到16 Mp，满足同等强度要求，可降低喷射混凝土的厚度，此处比较暂定湿喷与干喷厚度相同）。混凝土价格是按副斜井投
9、标文件报价部分斜井井筒喷墙、喷拱材料费得出。喷墙625元/m ；喷拱720元/m。暂按加权平均算法： 672元/m 。2.2 设备投入及价格分析通过考察，巴斯夫公司的湿喷技术必须使用该公司的湿喷机，机械手可选择性使用，湿喷机的市场价大概为80 万元每台；机械手的价格为 160万元每台，在保养到位的前提下，单台机器可正常工作10年以上。（不考虑设备折旧费） 2.4 123煤矿应用湿喷预期效益由于123煤矿斜井局部顶板为泥沙互层，稳定性较差。湿喷混凝土具有高强度的特点，支护强度可以达到30Mpa以上，能够有效抵抗围岩变形，对不稳定顶板有较好的支护效果，同时可以大大减少后期二次支护费用。同时，123
10、煤矿斜井在施工过程中要穿过5个含水层，由于井筒在含水层中涌水量较大，普通喷浆支护回弹率高，无法达到支护要求，我矿可先采用巴斯夫注浆些列产品先封堵涌水，再对巷道进行湿喷，从而保障在富水区巷道的支护质量。三、考察中该工艺存在的问题1. 由于新巨龙煤矿地质条件与我矿不尽相同，该矿添加剂对比仅供我矿参考，具体添加剂参数还要经现场实际应用后方可确定。故经济对比分析中，对比数据可能与实际情况有一定误差。2. 湿喷过程中对湿喷机的清理要求较高。3. 由于湿喷设备价格较高，湿喷前期一次性投入较大。4. 由于湿喷工艺中各个原料配比要比较精准，工人需要磨合一段时间方可熟练掌握，湿喷前期可能会对施工进度有一定的影响。5. 湿喷中，需要建立一个较大的，且离工作面较近的搅拌站。四、考察总结干式喷浆机已列入国家第三批煤矿禁用设备，自2012年 1月27日正式禁用。湿喷工艺替代传统的干喷工艺是喷砼技术的发展的必然趋势。同时，湿喷工艺可有效解决干喷工艺所存在的劳动强度大，工效低，回弹量大，粉尘多，耐久性差等缺陷。湿喷工艺虽然一次性设备投入费用较高，同时延米将增加支护费用340元左右（主要为添加剂费用），但因支护强度大，后期巷道维护量较少，总体长期效益较明显。同时，123煤矿巷道顶板淋水大，总体岩性较差，可考虑湿喷工艺结合巴斯夫注浆材料及薄膜支护材料，在技术经济合理的前提下，解决目前施工存在喷浆支护困难等问题。
