矿山喷浆材料配比技术规范

矿山喷浆材料配比技术规范矿山巷道喷浆支护是控制围岩变形、保障施工安全的核心工序，喷浆材料的配比直接决定支护强度、耐久性及施工效率。科学合理的配比方案需结合围岩特性、工程要求及施工条件综合设计，以下从材料组成、配比原则、工况适配方案及质量控制等方面展开技术规范说明。一、喷浆材料的基本组成及性能要求喷浆材料通常由胶凝材料、骨料、速凝剂及外加剂组成，各组分的性能参数需满足工程支护的核心需求：（一）胶凝材料（水泥）优先选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥（P.O/P.I42.5及以上），其强度发展快、抗渗性佳，能适应矿山复杂的干湿交替环境。水泥进场需检测强度、安定性及凝结时间，严禁使用受潮结块或过期水泥。（二）骨料1.细骨料（砂）：宜采用中砂，细度模数2.6~3.0，含泥量≤3%，泥块含量≤1%，避免使用风化砂或含硫酸盐的砂，防止后期体积膨胀开裂。2.粗骨料（石子）：选用坚硬耐久的碎石或卵石，粒径≤15mm（干式喷浆）或≤20mm（湿式喷浆），针片状颗粒含量≤15%，含泥量≤1%，以保证喷射时的流动性与密实性。（三）速凝剂速凝剂需满足《喷射混凝土用速凝剂》（GB/T____）要求，初凝时间≤5min，终凝时间≤12min，且28d强度保留率≥75%。常用类型包括碱性（如铝氧熟料型）和酸性（如液态无碱型）：无碱速凝剂对钢筋锈蚀小，适用于有筋支护；碱性速凝剂早期强度发展快，需注意与水泥的适应性试验。（四）外加剂（可选）富水地层可添加水泥基渗透结晶型防水剂（掺量2~5%），提高抗渗性；大体积喷射或收缩敏感部位可掺加聚丙烯纤维（掺量0.6~1.2kg/m³），抑制收缩裂缝；流动性不足时可添加高效减水剂（掺量0.5~1.0%），降低水灰比同时保证工作性。二、配比设计的核心原则配比设计需平衡强度、工作性、经济性及环境适应性，遵循以下原则：（一）强度适配原则根据围岩类别（Ⅰ~Ⅴ类）确定设计强度：Ⅰ~Ⅱ类围岩喷射混凝土强度等级≥C20，Ⅲ~Ⅴ类≥C25（破碎围岩或动压区需提高至C30）。通过调整水泥用量（280~400kg/m³）、水灰比（0.4~0.55）及速凝剂掺量，保证7d强度≥设计强度的70%，28d强度达标。（二）工作性优先原则喷射混凝土需具备良好的可喷射性（骨料不堵管、回弹率低）和黏聚性（喷射后不流淌、不离析）。干式喷浆的混合料含水率宜控制在5~8%（手捏成团、落地散开）；湿式喷浆的坍落度宜为80~120mm，扩展度≥300mm。（三）环境适应性原则富水围岩：降低水灰比（≤0.45），增加速凝剂掺量（5~7%），或采用“潮喷+速凝剂后掺”工艺，减少水对凝结的影响。低温环境（≤5℃）：选用早强型水泥，速凝剂掺量提高1~2%，必要时对材料预热（水温≥40℃，骨料不冻结）。高应力破碎带：提高水泥用量（350~400kg/m³），采用连续级配骨料（砂率45~50%），增强早期强度与抗变形能力。三、典型工况下的配比方案结合矿山常见支护场景，推荐以下配比（以质量比计）：（一）普通围岩（Ⅲ类，干式喷浆）配比：水泥:砂:石子=1:2:2，速凝剂掺量3~5%，水灰比0.4~0.45。适用场景：稳定围岩的初期支护，喷射厚度50~100mm，回弹率≤25%，28d强度≥C25。（二）破碎围岩（Ⅳ~Ⅴ类，湿式喷浆）配比：水泥:砂:石子=1:1.8:1.8，速凝剂掺量5~7%（无碱型），水灰比0.45~0.5，减水剂掺量0.8%。优化点：砂率提高至50%，骨料采用5~15mm连续级配，添加聚丙烯纤维（1.0kg/m³），控制分层喷射厚度≤80mm，间隔时间≥2h，增强抗裂与抗冲击能力。（三）富水巷道（涌水量≤5m³/h）配比：水泥:砂:石子=1:1.5:1.5，速凝剂（抗渗型）掺量6~8%，水灰比0.4~0.42，防水剂掺量3%。工艺调整：采用“潮喷工艺”（骨料预湿，含水率3~5%），速凝剂在喷射机出料口后掺，减少水与速凝剂的提前反应，提高凝结速度与抗渗性。四、质量控制与施工要点（一）材料检验与计量水泥、骨料进场需按批次检测强度、含泥量、粒径级配；速凝剂需做水泥净浆凝结时间及胶砂强度试验，确认适配性。配比计量采用电子秤或自动计量系统，误差控制：水泥≤±2%，骨料≤±3%，速凝剂≤±1%，水≤±1%。（二）搅拌工艺干式喷浆：水泥、砂、石子先干拌2~3min，再加入速凝剂干拌1min，喷射时随料加水（水灰比由喷枪操作员调节）。湿式喷浆：水泥、砂、石子、水（减水剂）先搅拌3~5min，速凝剂在喷射机输料管末端通过计量泵后掺，避免速凝剂与料浆提前反应导致堵管。（三）喷射工艺控制喷射机工作风压：干式0.1~0.25MPa，湿式0.3~0.5MPa，根据回弹率调整（回弹率＞30%时降低风压或调整配比）。喷射距离与角度：喷嘴距受喷面0.8~1.5m，垂直喷射（夹角≤10°），分层喷射时后一层在前一层初凝后（≥2h）进行，总厚度≤300mm（厚支护需分层）。养护：喷射后12h内喷水养护，养护期≥7d（低温时覆盖保温，养护期≥14d）。五、常见问题及解决措施（一）回弹率过高（＞35%）原因：骨料粒径大、速凝剂掺量不足、喷射角度偏斜。解决：调整骨料粒径≤15mm，提高速凝剂掺量1~2%，优化喷射角度（垂直受喷面），降低喷射风压。（二）强度不足（试块强度＜设计值80%）原因：水泥用量不足、水灰比偏大、搅拌不均匀。解决：复核配比计量，增加水泥用量（5~10%），降低水灰比（0.02~0.05），延长搅拌时间至5min。（三）喷射面开裂原因：收缩应力大、骨料级配差、养护不及时。解决：掺加聚丙烯纤维（1.2kg/m³），优化骨料级配（连续级配），喷射后2h内覆