新型喷浆材料与配套工艺技术研究.doc

新型喷浆材料与配套工艺技术研究
项目论证报告
兖州煤业股份有限公司南屯煤矿杭州求是支护器材有限公司
浙江大学
二○○七年七月
目录
项目的必要性
国内外喷浆技术的发展 1
干(潮)喷浆技术存在的问题 2
改性喷浆材料湿喷技术的特点 2
我国改性水泥和混凝土的研究水平及在煤炭系统应用的意义 3
研究开发内容
聚合物改性混凝土研制 4
聚合物改性水泥研制 4
湿式混凝土喷射机研制 4
湿式水泥浆喷射机研制 5
主要经济技术指标、项目最终目标
研发项目的经济技术指标 5
项目最终目标 6
关键技术及创新点
项目关键技术 6
项目创新点 6
研制开发的技术路线,实施的方式、方法、步骤
聚合物改性的研制方案和方法 8
喷射机的开发思路和方案 9
项目实施的步骤 9
技术、经济可行性及可靠性分析、论证 9
对安全、环境、健康的影响性分析 10
现有基础、技术条件,保证体系 10
经济、社会效益分析
环境效益 11
速度效益 11
质量和安全效益 12
经济和社会效益 12
项目实施进度计划(按年、月的详细进度计划) 12
经费计划(费用性、资本性分开,尽量列出明细) 13
项目负责人、项目组成员 14

新型喷浆材料与配套工艺技术研究项目论证报告
项目的必要性
喷射混凝土是煤矿井巷支护技术、设计和施工方法的一次重要变革,在井下施工中喷射混凝土的应用越来越广泛。喷射混凝土具有速凝的特性,其施工必须采用特定的混凝土喷射机进行喷射作业。
1. 国内外喷浆技术的发展
1907年,美国研制了世界上第一台单罐式混凝土喷射机,随后又出现了双罐式混凝土喷射机、直筒转子式干式混凝土喷射机、“U”型料腔转子式干式喷射机;70年代美国、瑞士、德国、日本等国家开始研制湿式喷射机;80年代,国外已逐渐淘汰干式、潮式喷射机,开始推广应用各种型式的湿式混凝土喷射机,同时,各种改性混凝土开始在美国、德国、英国、俄罗斯及日本商业化应用。
部分国家喷射混凝土作业中干喷与湿喷所占比例
国家
湿喷(%)
干喷(%)
法国
60
40
意大利
90
10
日本
80
20
挪威
99
1
瑞士
65
35
美国
60
40
国外混凝土喷射机经历了近百年的发展,已从结构简单、功能单一、喷射质量差的罐式喷射机发展为具有上料、配料、搅拌、外加剂添加与输送、喷射为一体,具有智能控制水平的湿式混凝土喷射机组。
我国混凝土喷射技术起步较晚,二十世纪60年代,开始从国外引进混凝土喷射技术并在岩巷进行试验。1965年,我国研制出第一台双罐式混凝土喷浆机。随后也沿着国外的道路探索前进,其中以煤科总院南京研究所为最具代表性。
由于种种原因,国内目前仍以干(潮)式喷射机为主。随着人们环保意识的增强以及对喷射混凝土质量要求的提高,越来越多的从国外引进的湿式混凝土喷射机进入国内大型水利工程,如二滩水电站,黄河小浪底工程,三峡工程等,近几年来,国内也开始研发湿式混凝土喷射机,但实际应用的技术水平尚有待于提高。
2. 干(潮)喷浆技术存在的问题
国内煤矿使用喷射混凝土的材料基本以水泥、砂石、粉煤灰及速凝剂等按一定比例拌合而成,用干(潮)式混凝土喷射施工。随着煤矿开采水平的提高,现用的喷浆技术的缺陷也显露出来:
喷涂层开裂随着井下压力越来越大,在动压(或冲击压力)的作用下,缺乏韧性的喷涂层经常出现龟裂、爆裂或整块脱落的现象(在采动压影响较大的区域喷涂层混凝土的开裂度高达50%),严重影响了支护效果,甚至造***员伤亡和设施损毁的重大事故。
喷涂层脱层井巷喷浆界面组成成份复杂,喷浆料与喷涂界面的粘附性参差不齐,加上现有喷涂混凝土弹性模量低,容易与喷涂界面分离、脱层,直接影响支护效果。
质量控制难受井下作业环境和操作人员素质的限制,对现有喷浆料的配比及混合工艺无法实施有效控制,喷涂层质量难以保证。
回弹率高干(潮)喷施工,物料与水在喷出口处汇合,未经过搅合工艺,水泥的粘结作用不能充分发挥,直接导致喷射回弹率居高不下,人力、物力浪费严重。
致密性差现有喷浆料本身的致密性和防渗性较差,目前的工艺只能用加厚喷涂层的办法防渗水,大幅度增加了巷道支护成本。而现有喷浆料喷涂的厚度越厚,脆性也越大,就越容易开裂,甚至脱落。
粉尘大传统干(潮)喷施工作业粉尘较大(粉尘浓度在50~80 mg ∕ m3),水泥粉尘是一种吸水性很强的物质,吸入肺部后不易分解、代谢,是矿工得肺矽病的主要原因。
3. 改性喷浆材料湿喷技术的特点
采煤业发达国家煤矿井巷不少采用湿喷技术施工,表面喷浆材料则用丙烯酸酯聚合物改性水泥和混凝土。这种改性技术和施工方式主要优异性概括起来如下:
改性水泥和混凝土具有