新型喷浆材料与配套工艺技术研究

新型喷浆材料与配套工艺技术研究项目论证报告

兖州煤业股份有限公司南屯煤矿

杭州求是支护器材有限公司

浙江大学

二○○七年七月

目录

1.项目的必要性

1.1国内外喷浆技术的发展 (1)

1.2干（潮）喷浆技术存在的问题 (2)

1.3改性喷浆材料湿喷技术的特点 (2)

1.4我国改性水泥和混凝土的研究水平及在煤炭系统应用的意义 (3)

2.研究开发内容

2.1聚合物改性混凝土研制 (4)

2.2聚合物改性水泥研制 (4)

2.3湿式混凝土喷射机研制 (4)

2.4湿式水泥浆喷射机研制 (5)

3.主要经济技术指标、项目最终目标

3.1研发项目的经济技术指标 (5)

3.2项目最终目标 (6)

4.关键技术及创新点

4.1项目关键技术 (6)

4.2项目创新点 (6)

5.研制开发的技术路线，实施的方式、方法、步骤

5.1聚合物改性的研制方案和方法 (8)

5.2喷射机的开发思路和方案 (9)

5.3项目实施的步骤 (9)

6.技术、经济可行性及可靠性分析、论证 (9)

7.对安全、环境、健康的影响性分析 (10)

8.现有基础、技术条件，保证体系 (10)

9.经济、社会效益分析

9.1环境效益 (11)

9.2速度效益 (11)

9.3质量和安全效益 (12)

9.4经济和社会效益 (12)

10.项目实施进度计划（按年、月的详细进度计划） (12)

11.经费计划（费用性、资本性分开，尽量列出明细） (13)

12.项目负责人、项目组成员 (14)

新型喷浆材料与配套工艺技术研究项目论证报告

一、项目的必要性

喷射混凝土是煤矿井巷支护技术、设计和施工方法的一次重要变革，在井下施工中喷射混凝土的应用越来越广泛。喷射混凝土具有速凝的特性，其施工必须采用特定的混凝土喷射机进行喷射作业。

1.国内外喷浆技术的发展

1907年，美国研制了世界上第一台单罐式混凝土喷射机，随后又出现了双罐式混凝土喷射机、直筒转子式干式混凝土喷射机、“U”型料腔转子式干式喷射机；70年代美国、瑞士、德国、日本等国家开始研制湿式喷射机；80年代，国外已逐渐淘汰干式、潮式喷射机，开始推广应用各种型式的湿式混凝土喷射机，同时，各种改性混凝土开始在美国、德国、英国、俄罗斯及日本商业化应用。

部分国家喷射混凝土作业中干喷与湿喷所占比例

国外混凝土喷射机经历了近百年的发展，已从结构简单、功能单一、喷射质量差的罐式喷射机发展为具有上料、配料、搅拌、外加剂添加与输送、喷射为一体，具有智能控制水平的湿式混凝土喷射机组。

我国混凝土喷射技术起步较晚，二十世纪60年代，开始从国外引进混凝土喷射技术并在岩巷进行试验。1965年，我国研制出第一台双罐式混凝土喷浆机。随后也沿着国外的道路探索前进，其中以煤科总院南京研究所为最具代表性。

由于种种原因，国内目前仍以干（潮）式喷射机为主。随着人们环保意识的增强以及对喷射混凝土质量要求的提高，越来越多的从国外引进的湿式混凝土喷射机进入国内大型水利工程，如二滩水电站，黄河小浪底工程，三峡工程等，近几年来，国内也开始研发湿式混凝土喷射机，但实际应用的技术水平尚有待于提高。

2. 干（潮）喷浆技术存在的问题

国内煤矿使用喷射混凝土的材料基本以水泥、砂石、粉煤灰及速凝剂等按一定比例拌合而成，用干（潮）式混凝土喷射施工。随着煤矿开采水平的提高，现用的喷浆技术的缺陷也显露出来：

（1）喷涂层开裂随着井下压力越来越大，在动压（或冲击压力）的作用下，缺乏韧性的喷涂层经常出现龟裂、爆裂或整块脱落的现象（在采动压影响较大的区域喷涂层混凝土的开裂度高达50％），严重影响了支护效果，甚至造成人员伤亡和设施损毁的重大事故。

（2）喷涂层脱层井巷喷浆界面组成成份复杂，喷浆料与喷涂界面的粘附性参差不齐，加上现有喷涂混凝土弹性模量低，容易与喷涂界面分离、脱层，直接影响支护效果。

（3）质量控制难受井下作业环境和操作人员素质的限制，对现有喷浆料的配比及混合工艺无法实施有效控制，喷涂层质量难以保证。

（4）回弹率高干（潮）喷施工，物料与水在喷出口处汇合，未经过搅合工艺，水泥的粘结作用不能充分发挥，直接导致喷射回弹率居高不下，人力、物力浪费严重。

（5）致密性差现有喷浆料本身的致密性和防渗性较差，目前的工艺只能用加厚喷涂层的办法防渗水，大幅度增加了巷道支护成本。而现有喷浆料喷涂的厚度越厚，脆性也越大，就越容易开裂，甚至脱落。

（6）粉尘大传统干（潮）喷施工作业粉尘较大（粉尘浓度在50～80 mg ∕ m3），水泥粉尘是一种吸水性很强的物质，吸入肺部后不易分解、代谢，是矿工得肺矽病的主要原因。

3. 改性喷浆材料湿喷技术的特点

采煤业发达国家煤矿井巷不少采用湿喷技术施工，表面喷浆材料则用丙烯酸酯聚合物改性水泥和混凝土。这种改性技术和施工方式主要优异性概括起来如下：（1）改性水泥和混凝土具有抗压强度、粘结强度、防渗性优异等特点。

（2）改性水泥和混凝土具有较好的弹性模量，喷涂层不易开裂。

（3）降低作业粉尘浓度（降低至5～10mg ∕ m3），消除了对工人健康的危害。

（4）回弹率低。干喷时，混凝土回弹率可达30%以上。采用湿喷技术，回弹率可降低到10%以下。

（5）有效克服普通水泥和混凝土致密性差的缺陷，防止风化。

（6）工程质量容易控制。湿喷时，由于聚灰比、水灰比易于控制，水泥和混凝土和化程度高，故可大大改善喷射水泥和混凝土的匀质性。

聚合物水泥砂浆混凝土（PCC）：聚合物改性水泥和混凝土是通过聚合物在水泥或混凝土与填料间形成具有较高粘合力的膜，并堵塞混凝土内的空隙来实现混凝土高性能化的。水泥水化与聚合物成膜同时进行，普通水泥和混凝土在水化反应过程中会消耗水，原先存在水的地方会形成空隙和微裂纹，在添加聚合物后，具有一定弹性的聚合物大分子会沿着缝隙和微裂纹方向延伸，部分填充空隙和微裂纹，阻止微裂纹进一步扩张，降低空隙率，从而阻止水的渗透，又提高了形变性能，防止龟裂。同时，添加的聚合物在水泥和混凝土中自身也会固化，形成连续的聚合物分子网状结构，并吸附在无机胶材料的周围，从而达到增强的效果。

PCC的强度是其使用的一项重要指标，研究表明当P/C（聚灰比）为某一值时，强度出现极大值，进一步增加聚合物时，强度则会下降，当P/C低于某一值时，会出现比普通水泥砂浆混凝土强度低的情况。聚合物用量取决于成本及性能，一般聚合物占水泥5～10% m/m。

水泥砂浆掺入聚合物后原来所具有的部分网络结构被橡胶所填充，水泥与砂子的界面由橡胶起粘结作用，因橡胶本身的高弹性，降低了砂浆的吸水率和干燥收缩力，从而提高了它的抗龟裂性，喷涂层不易开裂。

聚合物的加入对水泥砂浆混凝土的水化程度没有显著影响，实验表明聚合物对水泥砂浆混凝土有明显的减水作用，水灰比主要取决于混凝土的流动性，水灰比增加时，抗折强度降低，抗渗性变小。水灰比一般在30～45%m/m。

聚合物水泥砂浆混凝土由于加入聚合物后，很容易在PCC表面上形成一层膜，湿固化时间将缩短，干固化时间延长，一般采用湿固化3～5天，干固化21～28天。

本项目旨在开发一种具有以上特性的高分子聚合物改性的水泥和混凝土喷浆材料及用该材料在煤矿井巷施工的设备——湿式混凝土喷射机和湿式水泥浆喷射机。

4. 我国改性水泥和混凝土的研究水平及在煤炭系统应用的意义

我国从60年代初开始研究应用聚合物改性水泥和混凝土，但由于聚合物生产成本较高，产品质量不能完全满足要求，研究处于低谷。随着我国化学工业不断发展，从80年代开始，这一领域的研究重新得到重视。对各种聚合物改性的效果、改性机理、聚合物与水泥、水泥水化产物之间的作用机理等从理论上进行了较深入的研究，

并在众多水利工程及地面建筑项目中应用，已接近世界先进水平。

我国是世界采煤大国，煤炭系统受体制及历史改革的限制，整体技术应用水平相对落后。随着科学技术的进步、人本主义的提高、环保意识的增强，在我国煤炭系统推广聚合物改性水泥和混凝土湿喷技术，对节约资源、改善井下作业环境、提高喷浆支护效果不仅有重大的现实意义，更有深远的历史意义。

二、研究开发内容

研究开发的主要内容包括以下四项：

1. 聚合物改性混凝土研制

（1）研究混凝土改性用聚合物的种类及其用量对成品力学性能（抗压强度、抗折强度、抗拉强度、抗渗性）的影响：聚合物选用丙烯酸酯类聚合物，合成聚合物的分子结构、玻璃化温度、分子量和分布等特性是聚合物的种类选择的关键。

（2）研究聚合物改性混凝土的聚灰比及水灰比对成品力学性能的影响：聚合物改性混凝土的强度是其使用的一项重要指标，当P/C（聚灰比）为某一值时，强度会出现极大值，进一步增加聚合物时，强度则会下降，当P/C低于某一值时，会出现比普通水泥砂浆混凝土强度低的情况，找到最佳聚灰比。

（3）聚合物改性混凝土中各种添加剂（速凝剂、减水剂、增粘剂、早强剂、防水剂等）种类及其用量的筛选和确定。

（4）聚合物改性混凝土的固化养护工艺条件的优化（湿固化和干固化天数）。聚合物水泥砂浆混凝土由于加入聚合物后，很容易在PCC表面上形成一层膜，湿固化时间将缩短，干固化时间延长，找到最佳湿固化和干固化天数。

2. 聚合物改性水泥研制

聚合物改性水泥的开发内容及手段与聚合物改性混凝土研制类同：

（1）研究水泥改性用聚合物的种类及其用量对成品力学性能的影响。

（2）喷浆用聚合物改性水泥的聚灰比及水灰比对成品力学性能的影响。

（3）聚合物改性水泥中各种添加剂种类及其用量的筛选、确定。

（4）聚合物改性水泥的固化养护工艺条件的优化。

3. 湿式混凝土喷射机研制

研制一种用上述聚合物改性混凝土在煤矿井巷施工的设备。

研究聚合物改性混凝土输送和喷射过程中的流变特性；研究风动和电动双动力源的转换及喷射机停机时的快速清洗机构。

4. 湿式水泥浆喷射机研制

研制一种用上述聚合物改性水泥在煤矿井巷施工的设备；

研究聚合物改性水泥输送和喷射过程中的流变特性及新型湿式水泥浆喷射机停机时的快速清洗机构。

三、主要经济技术指标、项目最终目标

1、研发项目的经济技术指标

（1）聚合物改性混凝土的性能

与原用混凝土在同等面积及支护强度（终凝后抗压强度4 MPa）要求下，聚合物改性混凝土的喷射厚度比原来减少40％，改性物料的直接成本增加不超过20%；若聚合物改性混凝土的喷射厚度减少20％，抗压强度增加，则物料的直接成本基本持平。此外，聚合物改性混凝土的抗弯强度、抗冲击强度及弹性模量与原用混凝土相比将有明显的增强。

（2）聚合物改性水泥的性能

聚合物改性水泥的致密性增加，弹性模量约在10GPa，耐渗水；要求封闭用聚合物改性水泥喷射厚度控制在（5～10）mm左右，成本控制在混凝土喷浆料的1/3。

（3）湿式混凝土喷射机的性能

适应于大巷聚合物改性混凝土湿喷作业的需要，采用风动和电动双动力源；生产效率2～3 m3/h；水平输送距离≥40m，垂直距离≥30m；回弹率平均≤10%。

（4）湿式水泥浆喷射机的性能

适应于煤巷封闭及局部复喷需要的聚合物改性水泥浆湿式喷射机，采用单一风动动力源；生产效率1～2 m3/h；水平输送距离≥30m，垂直距离≥20m；回弹率平均≤10%，设备重量控制在200kg左右，便于搬运。

（5）粉尘浓度指标

湿式喷射机施工时，现场粉尘浓度指标符合《煤矿安全规程》规定，最大允许粉尘浓度为10mg/m3。

2、项目最终目标

煤矿巷道表面经聚合物改性水泥或混凝土喷涂后，具有良好的封闭性、抗岩体脱落性、抗耐水性、抗变形性、宜施工性；且改善井下喷浆施工环境，提高井巷锚喷支护质量和巷道安全。项目完成后拥有煤矿巷道喷浆用聚合物改性水泥和混凝土设备及施工工艺技术。

四、关键技术及创新点

一般喷射混凝土是在普通水泥、集料中添加速凝剂、减水剂、增粘剂、早强剂、防水剂等。普通水泥混凝土加入高分子聚合物材料后，水泥基材料的诸多性能如强度、变形能力、粘结性能、防水性能以及耐久性等都会有所改善。

1、项目关键技术：

（1）巷道喷浆支护的水泥和混凝土改性用聚合物分子结构和特性的筛选；

（2）聚合物改性混凝土的多种添加剂的相互匹配规律；

（3）聚合物改性水泥和混凝土的综合力学性能的平衡和调控策略；

（4）大阻尼物料（混凝土和水泥浆）在输送过程中的机械流道设计及耐磨技术的应用；

（5）湿式混凝土喷射机中远距离输送的动力匹配及停止作业和突然失去动力时的快速清洗。

2、项目创新点

（1）新型喷浆支护材料

聚合物改性水泥和混凝土在国内煤矿井下使用，能改变目前普通水泥和混凝土的缺陷，提高巷道的支护水平，开创国内煤矿巷道支护使用聚合物改性水泥和混凝土的先例，产品达到国内首创，世界先进的水平。

（2）湿式双动力输送

湿式混凝土喷射机采用湿料输送喷射施工，运用风动和电动双动力源，解决单一动力缺陷，适应不同条件下的湿喷作业。

（3）封闭用湿式水泥喷射机

湿式水泥浆喷射机采用聚合物改性水泥湿料输送喷射施工，它体积小、重量轻、便于搬运。适合于煤巷封闭及局部复喷修复作业需要。目前处于基础研究阶段。

(4) 柱塞式湿式喷浆机

我们考察了国内外湿式混凝土喷射机的几种形式，考虑了混凝土在管道中的输送特性、管道的清洗、混凝土对机械的磨损等诸多因素。并综合考虑现有的干喷机，最终选用了柱塞式湿喷机，在柱塞泵出口处通入压缩空气，将混凝土喷射出去，在喷嘴处用计量泵的形式加入速凝剂，完成湿喷机的工作。

经检索，目前国内尚未有适用于煤矿井下作业的湿式混凝土喷射机，新汶矿务局等单位，曾试用过成都岩峰科技发展有限公司制造的活塞式湿式混凝土喷射机。由于该机型并非专为煤矿井下作业而设计，在使用中发现诸多问题，现已基本停止使用。

本项目研究的目的是根据国内煤炭系统的实际情况，研制一种适应于国内煤炭系统井下作业的湿式混凝土喷射机，在设计中充分考虑下列问题：

①设备的轻型化：有利于井下作业和搬运；

②配备自动混料和上料机构：减少井下拌料作业时产生的粉尘，减轻操作人员

的劳动强度；

③突然停电时的快速清洗：避免因混凝土结痂而导致设备损坏；

④气压波动时的自动稳压机构：适合井下作业的特点，保证设备的正常运行；

⑤操作简单且安全：适合国内煤炭系统的现实状况。

目前国内煤炭系统尚未推广改性水泥喷射技术，亦未有相应的设备问世，项目研究以仿制国外同类型设备为主，将综合吸取英国和澳大利亚相关设备的优点，针对国内煤炭系统的特点，研制出一种经济适用的湿式改性水泥喷射机。

喷浆机工作原理图

五、研制开发的技术路线，实施的方式、方法、步骤

传统拌制水泥和混凝土是由纤维素醚作为添加剂来改善保水性和施工性，然而它们的粘附性却很差或对某些底材甚至不能粘着；另外，传统的混凝土是一种非常坚硬、脆性、无韧性的材料，在粘接强度、抗压强度、耐水性、抗变形等方面都有较大的缺陷。在实际应用中，煤矿井巷表面喷浆施工中需要混凝土具有一定的粘附性，结痂后的混凝土能够有一定抗变形能力的柔韧性，这就需要用聚合物来改性混凝土才能满足要求。

1. 聚合物改性的研制方案和方法

（1）采用无机/有机复合材料的增韧机理从聚合物的分子结构和特性出发筛选适合喷浆支护水泥和混凝土改性用高分子材料，着重考察聚合物材料的玻璃化温度、分子量和分布对混凝土的增韧性能的影响，并分析研究聚合物材料微颗粒在水泥和混凝土中的分散特性以及与水泥和混凝土无机材料之间的界面相互作用特性。

（2）运用分子协同作用原理考察分散剂、界面改性剂和流变剂等多种添加剂对聚合物改性水泥和混凝土复合材料综合力学性能的影响，建立多种添加剂对聚合物改性水泥和混凝土性能影响的协同作用特征。

（3）采用具有返混搅拌结构的混料装置进行水泥和混凝土与改性聚合物之间的混合，确保二者之间的均匀分散，并研究各种添加剂对聚合物改性水泥和混凝土的流变性能的影响，从而保证湿式喷浆施工的操作可靠性，减少聚合物改性水泥和混凝土的回弹性。

（4）采用扫描和透射电子显微镜观察高分子材料在水泥和混凝土中的分散性和界面状态，采用界面直接溶剂萃取技术分析聚合物改性水泥和混凝土在基材上的粘着性。

2. 喷射机的开发思路和方案

（1）采用涡轮涡杆减速结构，及凸轮柱塞式送料结构，减小整机体积和重量。

（2）选用特种非金属材料加工摩擦盘，应用嵌入加工技术，用高硬度的缸套作为主要承受摩擦的零件，解决整机耐磨性问题。

3. 项目实施的步骤

项目采用企校研三位一体的合作方式开展联合研究开发，充分发挥合作各方的特长，分工协作，优势互补，从而为项目的顺利实施打下良好基础。

项目实施的步骤拟采用先实验室小试，包括聚合物改性水泥和混凝土配方和工艺的设计、改性水泥和混凝土力学性能的测试和评价；湿式喷浆试验机的设计、制作以及喷样试验操作；喷浆工艺的优化等。随后进行批量聚合物水泥和混凝土的复配，开展批量生产过程的工艺操作重现性和稳定可靠性中试。最后，开展聚合物改性水泥和混凝土的井下喷浆工业性应用试验。井下喷浆工业性试验视湿式喷浆机的研制进展，分两个阶段。首先，利用现有干潮式喷浆机进行井下喷浆试验（计划于2007年7月底前进行）；湿式喷浆机研制成功之后，再用新型湿式喷浆机进行井下试验。

另外，项目研究开发过程拟先依据现场喷浆施工状态和支护性能要求确定喷浆混凝土改性聚合物材料和喷浆机的设计的基础。随后运用无机/聚合物复合材料的增强增韧原理对所用聚合物和多种添加剂种类和用量进行科学筛选，考察聚灰比、水灰比和添加剂等对材料力学和施工性能的影响，并优化配方工艺和条件，同时开展湿式喷浆机的设计和制作。接着，拟结合喷浆样机与聚合物改性水泥和混凝土开展喷浆工艺的研究，优化喷浆施工工艺和操作条件。最后，开展现场工业化应用喷浆施工试验，考核聚合物改性水泥和混凝土的实际喷浆效果，并开展项目技术总结和鉴定。

六、技术、经济可行性及可靠性分析、论证

聚合物改性剂配比及种类选择是项目的关键所在，要系统分析各种高分子材料的性能及组合的变化趋势，是一项非常细致、耗时、全面的系统工程。我们联合浙江大学聚合反应工程实验室（化学工程联合国家重点实验室），利用浙大已有的经验和成果，有针对性地做好煤矿喷浆用聚合物改性剂的研究工作。吸收日本、德国等发达国家的先进经验及各项参数，运用国内材料，做好高分子聚合物的筛选与配比性能的测试，设计出煤矿井下需求的水泥和混凝土改性剂。

聚合物改性水泥和混凝土的改性剂已筛选出了四组，并制成水泥和混凝土的试验

小样进行观察试验，各方面的数据与对比有待进一步的系统研究与试验。

湿式混凝土喷射机是运用凸轮、柱塞式物料分配机构输送物料，有利于大阻尼物料大剂量地输送，已经进行的试验结果表明，整机的设计思路是正确的，达到了设计的目的和功能，考虑到混凝土物料硬度较大，物料在高速输送时对机械输送部件的磨损严重，我们采取了措施，调整设计方案，使用了缸套嵌入技术，以高硬度材料作为主要磨损件，用局部硬化来提高整机耐磨性。目前还在不断的改进和完善中。

用于封闭用的轻便型喷浆机，已完成样机设计，由于有混凝土喷射机的成功经验，该机型的设计及制作不会有大的困难出现。

七、 对安全、环境、健康的影响性分析

本项目所选用的聚合物及助剂为环保型的水溶性高分子物质，所以在整个制备聚合物改性水泥和混凝土的应用中是无毒的，安全和环境保护按一般水泥混凝土制备处理。

本项目所配套使用的湿式喷射机，按照机械类产品设计生产，电器装置采用防爆产品，正式下井使用须取得有关安全管理部门的许可。

八、 现有基础、技术条件、保证体系

南屯煤矿具有在复杂地质条件下对煤矿巷坑道进行支护的丰富实践和理论经验，随着科技的不断进步，不断开发和研制具有优异支护效果的新型支护材料及其工艺技术，为促进我国煤矿支护技术的发展尽一份力。

杭州求是支护器材有限公司是一家以浙江大学等众多国内领先学科领域的专家教授为技术后盾、以煤矿用新型支护材料及工艺技术的研发和产业化为主导的新兴民营科技型企业。公司成立四年来，

已成功开发了拥有完全知识产权的玻璃钢锚杆和钢

塑复合网等新型支护材料，其中钢塑复合网产品及生产技术和设备，已在国内近20多个大型矿务局实施了技术转让，形成了年产值近3亿元的新兴产业。

本项目是杭州求是支护器材有限公司联合浙江大学聚合反应工程实验室开展的研究项目。聚合反应工程实验室（化学工程联合国家重点实验室）拥有凝胶渗透色谱仪、差示扫描量热仪、热重分析仪、电导滴定分析仪、UV分光光度仪、荧光和质普分析仪及各种材料性能分析评价试验仪器。专业的理论知识、系统的分析手段、一流的检测仪器、丰富的实践经验，为本项目的顺利研发和产业化应用打下了坚实的基础。

浙江大学是全国综合实力名列前茅的综合性大学，聚合反应工程实验室是国内唯一的、专门从事聚合反应研究的国家重点实验室，在聚合物学术领域和改性材料研究水平处于国内领先水平，曾进行多个国家重点课题和工程项目的研究及应用。最近完成和正在实施的主要项目有：

1.PVC改性剂MBS树脂技术开发（国家科技攻关项目）；

2.苯乙烯悬浮聚合宏观成粒过程的研究（国家科技攻关项目）；

3.无皂法亲和高分子乳液微球的分子构筑及表征（国家自然科学基金项目）；

4.聚烯烃多重结构及其高性能化的基础研究—聚烯烃的反应釜内合金化和无

机纳米颗粒在高分子体系中的原位分散（国家重点基础研究专项经费资助项目）；

5.粘性聚合物系流动取向作用下细微固体颗粒分散问题（国家自然科学基金项

目）；

6.乳液聚合动力学、机理和模型化研究（国际合作项目）；

7.Affinity Latex for Bioapplication （中日国际合作项目）；

8.新型喷浆材料与配套工艺技术研究（自选合作项目）。

九、经济、社会效益分析。

采用新型喷浆材料及其相应的湿喷施工工艺，改善了现场作业条件和安全性，实现了环保型湿喷技术，填补了国内空白，达到世界先进水平。产生了明显的效益：

1、环境效益

粉尘浓度大幅度降低，机旁几乎没有粉尘，保护了工人身心健康。

2、速度效益

速度效益包括三个方面的含义：

（1）降低回弹率相当于又间接地提高了生产效率；

（2）可减少达到设计喷层厚度的次数，简化工序从而提高施工速度。

（3）降低维修率。

3、质量和安全效益

质量和安全效益包含两个方面的意义：

（1）湿喷水泥和混凝土强度从水灰比准确控制，拌合及水化作用充分以及速凝剂按比例计量添加等方面得到了充分保证。同时由于喷层厚度比干喷大幅度

减薄，容易达到设计喷层厚度要求。

（2）由于喷射水泥和混凝土强度和喷层厚度有可靠保证，支护质量得以提高，井下施工安全就有了保障。

4、经济效益和社会效益

湿喷技术减少锚喷支护材料约40%，降低回弹节约材料约20%，加上其它综合成本所产生的效益足以补偿购置聚合物改性剂所产生的价差并有盈余。因此推广湿喷技术除上述宏观效益外，还将带来直接经济效益。

兖矿是中国最大的煤矿企业之一，每年开采量高达几千万吨，形成几十万平方米的巷坑道需要进行喷浆支护处理，若能够成功采用本项目的新型喷浆材料和湿喷技术，不仅可以提高巷道的支护强度，而且能够节省大量支护费用，改善生产作业环境的安全条件。项目成功实施，若在全国推广运用，不仅具有较好的经济价值，同时符合国家倡导的创新、节能和环保三大理念，必将给我国煤炭系统的锚网支护技术带来一场变革，其社会意义和历史意义十分重大。

十、项目实施进度计划（按年、月的详细进度计划）。

2007年7月～9月湿式混凝土喷射机资料收集、调研和论证。

2007年9月～12月湿式混凝土喷射机设计。

2008年1月～3月湿式混凝土喷射机设计修改与样机制作，水泥浆喷射机调研、

论证。

聚合物改性水泥和混凝土资料收集、材料设计、调研和论证。

2008年4月～6月实验室合成添加剂，对改性水泥和混凝土进行微观剖析，调整

添加剂配方工艺和喷浆施工工艺的实验室研究。

湿式混凝土喷射机地面空载运行及负载试验。

湿式水泥浆喷射机设计论证。

2008年7月～9月聚合物改性水泥和混凝土井下工业性应用试验。

改进后的湿式混凝土喷射机井下现场试验。

湿式水泥浆喷射机样机制作，地面空载运行及负载试验。2008年10月～12月聚合物改性水泥和混凝土研究总结报告撰写和鉴定。

2009年1月～3月湿式混凝土喷射机、湿式水泥浆喷射机井下现场试验。

2009年4月～6月湿式混凝土喷射机、湿式水泥浆喷射机改进并井下现场试验。

混凝土喷射机、水泥浆喷射机定型和小批量生产。

2009年6月～8月混凝土喷射机、水泥浆喷射机总结鉴定。

十一、经费计划（费用性、资本性分开，尽量列出明细）。

1. 费用性：75万元

资料收集，前期调研和论证费2万元

专家咨询、指导费4万元

研究人员往来差旅费4万元

聚合物性能对比、筛选试验7万元含材料购置费

聚合物改性混凝土配方和合成试验费5万元含材料购置费

聚合物改性水泥配方和合成试验费6万元含材料购置费

合成聚合物性能检测费4万元由权威机构出具检测报告聚合物改性混凝土性能检测费5万元由权威机构出具检测报告聚合物改性水泥性能检测费5万元由权威机构出具检测报告聚合物改性混凝土喷浆施工工艺试验（地面）费6万元含材料购置费

聚合物改性水泥喷浆施工工艺试验（地面）费5万元含材料购置费

聚合物改性混凝土井下工艺性试验费6万元含材料购置费

聚合物改性水泥井下工艺性试验费4万元含材料购置费

地面、井下试验相应检测设备租赁费4万元

地面、井下试验配套器件购置、加工费5万元

项目总结、鉴定费3万元含总结鉴定资料费

2. 资本性：28万元

水泥浆和混凝土喷射设备28万元不包括研制费用3. 总计：103万元

十一、项目负责人、项目组成员

兖州煤业股份有限公司：

项目负责人王富奇工学硕士研究员

项目组成员冯增强工学硕士高级工程师

梁广锋大学高级工程师

王英德大学工程师

藏金旺大专助理工程师

杭州求是支护器材有限公司、浙江大学：

项目负责人阮红兵工学硕士研究员

方仕江工学博士副教授

项目组成员张大华工学硕士高级工程师

冯连芳工学博士教授研究所所长

黄黎工学硕士高级工程师

楼贤政工学学士高级工程师

刘力工学学士工程师

雷华博士后讲师

浦群博士后讲师

兖州煤业股份有限公司南屯煤矿杭

州求是支护器材有限公司

浙江大学

二○○七年七月十七日