一种防锈抗拉水泥浆液及喷涂方法与流程

本发明涉及水泥浆液，尤其涉及一种用于煤矿巷道掘进时防止巷道风化及金属网、锚杆防锈的防锈抗拉水泥浆液及喷涂方法。

背景技术：

由于采掘接续紧张，巷道喷浆速度满足不了快速掘进的要求，传统喷浆工艺复杂，喷浆速度缓慢，尤其喷浆料需求量大，对井下辅助运输环节造成极大压力，严重制约着矿井高效生产。

多数生产接续紧张的矿井，采区或准备巷道若全部喷浆施工，势必减少掘进进尺，将严重影响矿井生产接续，同时将大大增加了物料及人力成本。而且不喷浆巷道随服务年限增加,巷道出现表面风化、锚杆及金属网锈蚀严重的现象,严重影响了巷道的稳定。

而传统喷浆施工方法为洒水，拌料喷浆(初喷)、洒水养护，复喷，喷浆用料为水泥、中砂，速凝剂，喷浆厚度不小于100mm，回弹率一般大于30％，施工速度慢，需5～6人同时操作方可施工，浆层长时间受压后容易开裂，不易维护。

并且在井下喷浆的过程中，由于将搅拌均匀的水泥浆输送到喷涂设备的管路太长，在输送的过程中部分水泥浆会凝固成块，容易堵塞喷涂设备，甚至造成喷涂设备的损伤。

因此，现有技术有待于跟更进一步的改进和发展。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种防锈抗拉水泥浆液及喷涂方法，以提高防锈抗拉效果，并同时提高喷涂水泥浆时的均匀度。

为解决上述技术问题，本发明方案包括：

一种用于煤矿巷道掘进时防止巷道风化及金属网、锚杆防锈的防锈抗拉水泥浆液，其按照重量百分比包括：

上述物质总含量为100％；

制成水泥浆液时水灰比为：0.6～0.68。

所述的防锈抗拉水泥浆液，其中，上述水泥为525水泥。

所述的防锈抗拉水泥浆液，其中，上述消泡剂为高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚或聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚中的一种。

所述防锈抗拉水泥浆液的喷涂方法，其包括以下步骤：

将上述物质按照比例制成防锈抗拉水泥浆液，再将防锈抗拉水泥浆液导入水泥浆高压罐内，使水泥浆通过对应管路进入水泥浆高压罐的入料机构，水泥浆在第一喷射口作用下快速向第一锥形挡件冲击，经第一锥形挡件打散后继续在第二喷射口作用下快速向第二锥形挡件冲击，经第二锥形挡件打散后继续在第三喷射口作用下快速向第三锥形挡件冲击，对水泥浆经过三次冲击，彻底粉碎水泥浆中的硬块并在第三锥形挡件之后呈自然下落状态进入水泥浆高压罐；

同步的通过第一喷射口、第二喷射口与第三喷射口向水泥浆高压罐内加压，水泥浆传输完毕后封闭入料口；若水泥浆高压罐内压力低于预设值时，通过补压入风口使水泥浆高压罐内压力到达预设值；然后开启喷枪将水泥浆高压罐内的水泥浆喷出；

将防锈抗拉水泥浆液均匀喷洒至巷道及金属网、锚杆盘表面，覆盖厚度为1mm。

所述的喷涂方法，其中，上述水泥浆高压罐包括罐体，罐体的上部设置有入料口，入料口处设置有一入料机构，入料口机构包括带有进风腔的进料筒，进料筒竖直布置，进料筒内自上而下依次布置有第一锥形挡件、第二锥形挡件与第三锥形挡件，第一锥形挡件、第二锥形挡件与第三锥形挡件的覆盖面积依次减小，进料筒在与第一锥形挡件上端对应处设置有第一喷射口，进料筒在与第二锥形挡件上端对应处设置有第二喷射口，进料筒在与第三锥形挡件上端对应处设置有第三喷射口，第一喷射口、第二喷射口、第三喷射口均与进风腔相连通，喷射口与对应锥形挡件相配合打散水泥浆液。

所述的喷涂方法，其中，上述第一喷射口、第二喷射口与第三喷射口之喷射气流与竖直线的夹角为30°-40°。

所述的喷涂方法，其中，上述罐体一侧设置有补压入风口，补压入风口一侧设置有卸载阀，卸载阀的卸载压力为0.8mpa。

所述的喷涂方法，其中，上述罐体的一侧设置有出浆管，出浆管与喷枪相连通。

本发明提供的一种用于煤矿巷道掘进时防止巷道风化及金属网、锚杆防锈的防锈抗拉水泥浆液及喷涂方法，在不改变现有煤矿施工技术、方法和大的工艺情况下，通过解决巷道喷浆施工效率低，材料浪费严重的问题，来实现塑形防腐喷涂；防锈抗拉水泥浆喷涂的施工方法为拌料、喷涂，工艺简单，不需要复喷及洒水养护，喷涂厚度为1mm，回弹率不大于10％，一般仅需2～3人便可完成操作，施工效率高；现场实际施工过程中用料少，可大大缓解矿井运输压力，喷涂设备简单轻便，仅需2人便可操作，施工简单工程量小，施工效率高，是传统喷浆工效的10倍；施工工序简单，不需要进行复喷及养护，防风化及防腐效果明显，可有效降低因腐蚀造成的巷道失修隐患；喷涂施工回弹率低，材料利用率高，原材料来源广，成本低廉，对工人操作技术要求低，适合大规模推广应用。其具体的机理如下：

水泥作为主料固化后附着在煤岩层和金属网、锚杆盘表面，起到对巷道煤岩层防风化及固结作用；消泡剂消除水泥浆液内气泡，增加浆液致密性，起到固化后隔绝空气的作用，保水剂可锁定水分，防止水泥快速失水导致的浆层开裂，聚乙烯醇增加水泥浆液的可泵性，提高混合体强度，乳胶粉粘结强度好，可增加水泥浆的弹性及耐碱性，防止浆层破碎开裂，石膏粉增加水泥膨胀率及粘稠度，粉煤灰可节约水泥用量，提高水泥浆抗渗能力。

在掺入少量可再分散乳胶粉能够显著提高水泥浆液的拉伸应变能力和弯曲韧性，掺量4.5％时，水泥浆固化后拉升应变性能达到最高；由于可再分散聚合物胶粉与水泥浆液混合会生成稳定分散体系,聚合物颗粒自行分散并不会同水泥粘聚,因此加入亲水性的聚乙烯醇作为保护载体，聚乙烯醇可将可再分散性乳胶粉聚合物颗粒与水泥颗粒充分结合，掺量为3.8％时达到最优效果，可进一步发挥扩展可再分散性乳胶粉的性能，同时作为触变剂提高浆液的抗流挂性能，加入粉煤灰后不仅可替代水泥减少水泥用量，而且由于粉煤灰细度小、孔隙小的优点，可填充在聚合物大分子结构之间，增加水泥浆液的密实性，起到防水隔绝空气的效果；掺入石膏粉是为减缓水泥浆凝结时间，使浆液均匀覆盖，增加施工便利性；保水剂增加浆液的保水能力，充分发挥水泥水化作用，提高浆液稠度及聚合物分子间的交联结构强度；防锈剂掺入水泥浆液中固化后在在固结体与金属材料之间形成一层致密膜，起到防水隔绝空气的防锈效果。

附图说明

图1为本发明中水泥浆高压罐的结构示意图；

图2为本发明中入料机构的结构示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种防锈抗拉水泥浆液及喷涂方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种用于煤矿巷道掘进时防止巷道风化及金属网、锚杆防锈的防锈抗拉水泥浆液，其按照重量百分比包括：

0.3％～0.5％的消泡剂、0.3％～0.5％的羟丙基甲基纤维素hpmc20万保水剂、4.2％～5％的聚乙烯醇pva1788、3.5％～4.0％的可再分散性乳胶粉12％～15％的高强度模型石膏粉、45％～47％的一级粉煤灰、0.7％～0.9％的防锈剂，余量为水泥；上述物质总含量为100％；并且制成水泥浆液时水灰比为：0.6～0.68。

而且上述水泥为525水泥；上述消泡剂为高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚或聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚中的一种。

本发明提供了一种使用上述防锈抗拉水泥浆液的喷涂方法，其包括以下步骤：将上述物质按照比例制成防锈抗拉水泥浆液，再将防锈抗拉水泥浆液导入水泥浆高压罐内，使水泥浆通过对应管路进入水泥浆高压罐的入料机构3，水泥浆在第一喷射口9作用下快速向第一锥形挡件6冲击，经第一锥形挡件6打散后继续在第二喷射口10作用下快速向第二锥形挡件7冲击，经第二锥形挡件7打散后继续在第三喷射口11作用下快速向第三锥形挡件8冲击，对水泥浆经过三次冲击，彻底粉碎水泥浆中的硬块并在第三锥形挡件8之后呈自然下落状态进入水泥浆高压罐；

同步的通过第一喷射口9、第二喷射口10与第三喷射口11向水泥浆高压罐内加压，水泥浆传输完毕后封闭入料口2；若水泥浆高压罐内压力低于预设值时，通过补压入风口12使水泥浆高压罐内压力到达预设值；然后开启喷枪15将水泥浆高压罐内的水泥浆喷出；

将防锈抗拉水泥浆液均匀喷洒至巷道及金属网、锚杆盘表面，覆盖厚度为1mm。

所述的喷涂方法，其中，上述水泥浆高压罐包括罐体1，罐体1的上部设置有入料口2，入料口2处设置有一入料机构3，入料口机构3包括带有进风腔4的进料筒5，进料筒5竖直布置，进料筒5内自上而下依次布置有第一锥形挡件6、第二锥形挡件7与第三锥形挡件8，第一锥形挡件6、第二锥形挡件7与第三锥形挡件8的覆盖面积依次减小，可以使依次碰撞的水泥浆最终能够呈自然状态落入水泥浆高压罐内。

而且进料筒5在与第一锥形挡件6上端对应处设置有第一喷射口9，进料筒5在与第二锥形挡件7上端对应处设置有第二喷射口10，进料筒5在与第三锥形挡件8上端对应处设置有第三喷射口11，第一喷射口9、第二喷射口10、第三喷射口11均与进风腔4相连通，喷射口与对应锥形挡件相配合打散水泥浆液；进风腔4与外界高压气源相连接，为喷射口提供动力源，外界高压气源的压力一般在0.6mpa-0.8mpa之间，喷射口与对应锥形挡件相配合打散水泥浆液。

更进一步的，上述第一喷射口9、第二喷射口10与第三喷射口11之喷射气流与竖直线的夹角为30°-40°，可以使水泥浆在下落的过程中更流畅的冲击向对应锥形挡件。而且上述罐体1一侧设置有补压入风口12，补压入风口12一侧设置有卸载阀13，卸载阀13的卸载压力为0.8mpa，当水泥浆导入完毕而水泥浆高压罐内的压强达不到0.4mpa-0.6mpa时，可以通过补压入风口12补充压力，而水泥浆高压罐内的压强高于0.8mpa时，则卸载阀13开始卸压。上述罐体1的一侧设置有出浆管14，出浆管14与喷枪15相连通，最终将水泥浆喷出，也可以在罐体的底部设置有卸料口16，可以使罐体1能够重复使用。

为了更进一步描述本发明，以下列举更为详尽的实施例进行说明。

实施实例1

一种防锈抗拉水泥浆液其按照重量百分比包括：0.3％的消泡剂；0.3％的羟丙基甲基纤维素hpmc20万保水剂；4.7％的聚乙烯醇pva1788；3.8％的可再分散性乳胶粉yj606；15％的高强度模型石膏粉；45％的一级粉煤灰；0.8％的防锈剂；余量为水泥，浆液制作时水灰比为0.6，通过上述喷涂方法应用于煤巷或有淋水的岩石巷道。通过有效降低水灰比和保水剂，可以增加浆液的固结强度及附着力，降低因巷道变形或淋水造成的浆层破碎、开裂现象。

实施实例2

一种防锈抗拉水泥浆液其按照重量百分比包括：0.4％的消泡剂；0.4％的羟丙基甲基纤维素hpmc20万保水剂；4.5％的聚乙烯醇pva1788；3.5％的可再分散性乳胶粉yj606；15％的高强度模型石膏粉；45％的一级粉煤灰，0.8％的防锈剂；余量为水泥，浆液制作时水灰比为0.68。通过上述喷涂方法应用于稳定的岩石巷道，通过增加浆液的流通性，均匀覆盖巷道表面，有效延长防腐时间。

当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。