新型聚合物喷层材料：改善弱胶结巷道支护效果

"弱胶结巷道新型聚合物喷层材料及其喷射支护技术研究" 在当前的煤炭开采中，特别是在弱胶结软岩矿井中，传统的喷射混凝土支护技术面临着诸多挑战，如回弹率高、粉尘污染严重以及喷层强度不均匀等问题，这些都对矿井的高效生产构成了阻碍。该研究针对这些问题，深入探讨了一种新型的聚合物喷层材料及其喷射支护技术。 首先，研究通过理论力学分析，明确了软岩巷道喷层支护性能的关键因素：黏结性、强度和延展性。这三点是决定巷道支护效果的重要指标，直接影响到支护结构的稳定性和巷道的安全性。黏结性决定了喷层与围岩的结合程度，强度关乎支护层的承载能力，而延展性则关乎材料在承受变形时的抵抗能力。 然后，研究以普通喷射混凝土为基材，通过室内材料配比试验，优化了聚合物胶粉、抗裂短纤维和有机乳液等成分的比例。这些添加剂的合理搭配可以显著提升喷层的黏结力、强度和韧性，从而改善了喷射混凝土的性能。聚合物胶粉增强了材料的整体性，抗裂短纤维增加了材料的抗裂性能，有机乳液则可能提高了材料的防水和耐久性。 在满足煤矿巷道狭窄环境下的施工需求方面，研究对喷射系统进行了改造。改造包括改进螺杆泵的动力源，优化喷射枪的结构，以及升级搅拌进料系统，以提高施工效率，降低粉尘排放，并确保喷层的均匀性。 现场实证部分，研究团队在红庆梁煤矿进行了100米巷道的对比试验。经过半年时间，采用传统混凝土喷层的巷道在含水段出现了表面完整性下降，有裂纹和渗水的现象，而采用新型聚合物喷层的巷道则保持了较好的表面完整性，未见裂纹和渗水，且锚杆锚索的受力也较小。这表明新型聚合物喷层能更好地保持巷道围岩的稳定，降低支护结构的负荷，对于西部地区的弱胶结软岩巷道支护具有显著优势。 这项研究开发的新型聚合物喷层材料及其喷射支护技术，不仅提升了巷道支护的质量，减少了环境污染，还适应了矿井的安全生产需求，为弱胶结软岩矿井的高效、安全开采提供了新的解决方案。同时，现场试验结果证明了这一技术的有效性和实用性，有望在未来得到广泛应用。