加拿大地下矿山聚合物喷层支护方法的研究概况(一)

用聚合物喷层支护法部分或全部取代传统的岩层支护方法已日益引起加拿大采矿界的关注。从聚合物化学制品到水基胶结材料 ,已开发出种类繁多的喷层材料并在地下采矿工业中得到广泛应用。经过近 10年的开发 ,有关此类表面支护介质的性能得到了以下几点共识 :大范围的健康和安全评价表明 ,大多数材料在地下使用是安全可行的 ;它们具有岩层支护的巨大潜力 ,相当或大于传统支护方法的支护能力 ,如 ,锚杆 -金属网或喷射混凝土法的支护能力 ;它可迅速发挥效能和几乎立即产生支护能力 ,可为地下矿山业主提供可观的生产和成本效益。本文将评述加拿大采矿业当前可以利用的各种喷射支护材料及其开发历程 ,并将概述其支护、健康和安全。

弱胶结巷道新型聚合物喷层材料及其喷射支护技术研究

普通喷射混凝土支护技术存在喷射物料回弹率高、施工粉尘质量浓度大、喷层强度不均一等缺点,难以满足弱胶结软岩矿井高效生产要求。本文通过理论力学分析影响软岩巷道喷层支护性能的关键因素——黏结性、强度和延展性,并以普通喷射混凝土材料为基础,通过室内材料配比试验优化聚合物胶粉、抗裂短纤维、有机乳液等组分的掺量,确定新型聚合物喷层材料配比和力学性能;结合煤矿巷道等狭小地下空间喷射施工要求,对喷射系统(螺杆泵的动力源、喷射枪结构和搅拌进料系统)进行改造,构建满足煤矿巷道安全高效生产要求的新型聚合物喷层支护施工工艺。通过红庆梁煤矿井下100 m巷道支护对比试验发现:试验巷道施工半年后,在传统混凝土喷层支护下,含水段巷道表面完整性差,部分区域出现裂纹和渗水现象;而在新型聚合物喷层支护下,巷道表面完整较好,无裂纹和渗水现象,锚杆锚索受力也更小,说明新型聚合物喷层更有利于保障巷道围岩和支护结构的稳定性,更适合应用于西部弱胶结软岩巷道支护。

矿山新型聚合物薄喷层潜在支护功能验证

金属矿山地下开采作业中,聚合物薄喷层支护是一项先进、方便、快速、高效的新型面积支护形式;支护材料在岩层屈服断裂前和断裂后的控制中,可提供巨大固结岩层的能力,对矿岩有着潜在支护能力。通过有无喷涂层试样的单轴抗压强度试验和薄喷层围岩恢复加固效果试验,对聚合物薄喷层的潜在支护性能进行检验和论证,为解决软岩巷道的支护问题所提出的新方法提供了科学依据。

煤矿巷道绿色喷射封闭支护技术研究

在传统的喷射混凝土材料中,加入聚合物胶粉、抗裂短纤维、有机乳液等成分,研发了新型聚合物喷层,其力学性能明显优于传统的混凝土喷层,并对螺杆泵的动力源、喷射抢和搅拌进料系统进行改进,形成满足煤矿巷道等狭小地下空间工程施工要求的新型喷射机具。通过地面喷射试验和地下巷道喷射工业性试验,形成了新型聚合物喷层支护技术,具有喷射物料回弹率低、喷枪雾化效果好、粉尘污染程度小和喷层力学性能稳定等优点。