纳米封堵材料使用说明.doc

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1、山东泰山煤炭技术研究院泰安市华硕能源科技有限公司煤矿纳米封堵材料说明n喷浆与纳米材料喷涂比较一、效果对比：1、喷浆存在的问题：（1）喷浆与围岩（煤壁）粘结力小，喷层重量易变成被金属网悬挂的荷载，从而增大了金属网的挠曲变形，致使喷层起不到围岩防风化的目的，反而还影响了金属网的贴实护表作用。（2）喷浆密实性较差，同时在凝固过程中因收缩还产生了大量的毛细空隙，无法阻止潮湿的空气、一氧化碳、硫化氢及氯离子等有害气体的侵入，致使喷层起不到锚带网的有效防腐作用，如图1所示。图1喷浆后喷层内锚带网的锈蚀显现（3）喷浆因骨料粒度较大无法充填围岩内的孔隙及裂隙使之成为一个整体。（4）根据目前的巷道支护工艺

2、，即锚网支护后再喷浆，其结构是金属网在里，喷浆层在外，围岩或危石一旦变形或移动，因金属网变形外凸，相应的将喷浆层皲裂，致使喷浆层起不到相应的支护作用，如图2所示。图2喷浆层被金属网功裂（5）沿煤层掘进的煤巷，锚带网支护后若长期裸露在外，因煤壁风化松动，导致了锚杆外露端产生松弛，进而影响了锚杆的支护效果，若采用喷浆进行封闭，因与煤壁的粘结力较小，致使喷浆层起不到应有的支护效果。（6）喷浆回弹率高（30%左右）、施工效率低、环境差、成本高、成巷速度慢，很不适应煤巷快速掘进的施工要求。（7）目前随着矿井的大型和超大型化，各矿回采巷道走向长度越来越长（1~5km），且底板起伏较大，喷浆料运输越来

3、越长困难。喷浆滞后也越来越长，永久支护跟不上，严重威胁矿井安全。（8）煤巷喷浆后，因其厚度较大，当工作面回采时对煤质具有较大影响。2、纳米材料喷涂的优点：（1）抗压、抗拉、韧性及粘聚力等物理力学指标是传统喷浆材料的6~8倍；（2）盐雾试验和电化学试验，测得腐蚀电流0.192mA/cm2，<0.2μA/cm2，对巷道围岩及锚带网具有长期防风化和防腐效果；（3）导热试验，测得导热系数0.362（W/m.K），而C20混凝土导热系数的21%，具有良好的隔热性能。（4）快速封闭巷道围岩，可以做到随掘随喷，即防治了围岩风化带来的松动破坏，又避免了锚杆外露端松弛带来的支护强度下降，确保了巷道的有效控

4、制。（5）充填围岩内的孔隙裂隙或松动破坏围岩能快速的胶结在一起，使巷道围岩形成一个稳定的承载拱，能充分发挥其自承能力，传统喷浆材料无法做到的；（6）密实性高、凝固快，能快速封堵巷道围岩内的淋水；（7）对煤壁或煤体喷涂后，能有效的隔绝空气，防治煤炭自燃；（8）材料无污染、无粉尘，施工环境好且施工效率是传统喷浆的13倍；（9）材料无回弹、用量少、施工简便、劳动强度及成本较低，一次性成巷速度快，每小班4人可以喷浆70m左右。（10）此材料为一次性成品的无机材料，喷涂是一个物理过程，喷涂后不产生任何热量，不自燃也不助燃和延燃。（11）对操作人员、环境、施工均无特殊要求，也无特殊设备，一般人员只需

5、1~2h培训就能上岗操作。（12）喷涂后10h就能达设计强度的80%。鉴于以上特点，煤矿封堵纳米材料只在巷道围岩表面喷涂厚度2mm即可完全达到上述性能要求，该材料已在煤矿巷道中得到了推广应用，这对确保巷道的有效控制、降低支护成本、防治围岩风化、锚带网腐蚀、煤炭自燃、堵水及封堵围岩淋水等方面已发挥了重要作用，同时也适应了煤矿巷道快速掘进的施工要求。目前该材料已成为煤矿巷道传统喷浆材料的最佳替代品。二、经济比较（1）巷道喷浆（C20混凝土）巷道断面尺寸为：宽度4.6m；墙高1.2m，拱半径2.3m，断面积13.8m2，对两墙及拱部喷浆（2×1.2+π×2.3=9.622m），喷浆厚度100m

6、m（覆盖锚杆外露端），核算每米巷道综合成本。①巷道每米喷浆体积T注：已考虑回弹30%。②原材料用量◆水泥：1.375（m3）×0.38（1m3混凝土中含水泥0.38t）=0.523t◆砂子：1.375（m3）×0.564（1m3混凝土中含砂0.564m3）=0.7755m3◆石子：1.375（m3）×0.78（1m3混凝土中含石子0.78m3）=1.0725m3◆速凝剂：26.15kg（掺量为水泥重量的5%）。③原材料单价◆325#水泥：380元/t；◆砂子：69元/m3；◆石子：68元/m3；◆速凝剂：1.51元/kg。注：单价来自国家定额。④费用核算标准◆巷道每米材料成本C：◆人工费

7、用：260元/工；◆运输费用：120元/t。注：运输费用是从工广装车运至井下施工地点（运输距离3000m）。⑤喷浆综合成本巷道断面13.8m3，喷浆厚度100mm，每班8人喷浆长度5m（现场实际效率），每米巷道喷浆综合成本Z：（2）喷涂煤矿封堵纳米材料巷道断面尺寸：宽度4.6m；墙高1.2m，拱半径2.3m，断面积13.8m2，对两墙及拱部喷涂，喷涂厚度2mm，核算每米巷道综合成本。①每米巷道喷涂用量Q注：已考虑回弹5%。②费用标准