1、工程概況
    南屯煤礦1601、1602、1604等工作面均為近年以來(lái)布置的薄煤層工作面。該礦對(duì)其回采巷道掘進(jìn)施工方法、支護(hù)方式、掘進(jìn)配套設(shè)備等不斷進(jìn)行研究改進(jìn)，總結(jié)了薄煤層回采巷道提高掘進(jìn)單近水平的快速掘進(jìn)技術(shù)，取得了成功的施工經(jīng)驗(yàn)。
    工作面回采巷道理深420—450m，均為半煤巖巷，巷道長(zhǎng)度800～1000m。巷道圍巖巖性如下：煤層頂板為十下灰?guī)r．巖性堅(jiān)硬，普氏硬度12~14．厚度4.6~5.29m。煤層為16．煤，局部分布有黃鐵礦結(jié)核，煤質(zhì)較硬，普氏硬度f(wàn)=2—3，平均厚度0.87m，傾角平均30。煤層直接底板為鋁質(zhì)泥巖，團(tuán)塊狀結(jié)構(gòu)，遇水膨脹，普氏硬度f(wàn)=2 -3。其下為灰色細(xì)砂巖，泥質(zhì)膠結(jié)，局部相變?yōu)榉�、中砂巖，普氏硬度f(wàn)=4一5。地質(zhì)構(gòu)造較簡(jiǎn)單，斷層落差一般在1~3m內(nèi)，屬低瓦斯煤層，易自然發(fā)火。
  巷道圍巖特點(diǎn)是：頂板巖性好，兩幫煤、巖松軟，地應(yīng)力較小，傾角小。
  該礦采用900rnm軌距鐵路，3t礦車軌道運(yùn)輸。巷道掘進(jìn)寬度3200—3600mm，掘進(jìn)高度2300mm．沿煤層頂板布置巷道。
2、支護(hù)設(shè)計(jì)
   根據(jù)頂板巖石的巖性、厚度、單軸抗壓強(qiáng)度、完整性、各物理力學(xué)參數(shù)等，經(jīng)分析論證確定頂板不設(shè)支護(hù)。
    因巷道較低，煤層較硬，確定巷幫上部煤層部分不設(shè)支護(hù)。
   巷幫下部為鋁質(zhì)泥巖。該巖層吸水性強(qiáng)，遇水膨脹，巖性軟弱。初期施工時(shí)幫部不設(shè)支護(hù)，但裸露泥巖歷經(jīng)夏季吸水潮解，巖體膨脹分解，片落嚴(yán)重，造成巷幫較大范圍片幫，影響使用。采用噴漿支護(hù)雖能解決上述問(wèn)題，但施工巷道需有軌道運(yùn)輸條件�？紤]支護(hù)方式與施工工藝匹配，確定對(duì)該巖層進(jìn)行錨網(wǎng)支護(hù)。采用∮16×1500mm鋼筋錨桿，樹(shù)脂錨圍劑．50 x50mm網(wǎng)格菱形金屬網(wǎng)，僅在巷幫泥巖部分進(jìn)行錨網(wǎng)支護(hù)，錨桿間排距為0.7x1m。
3、施工方法與機(jī)械設(shè)備設(shè)置
  采用鉆眼爆破方法施工。
  采用耙裝機(jī)出煤，雙向膠帶輸送機(jī)連續(xù)運(yùn)輸方式運(yùn)送煤矸。
  耙裝機(jī)選型有P-30B與P-60B兩種，主選P-60B型。30B雖機(jī)型適于低矮巷道應(yīng)用，但對(duì)長(zhǎng)距離巷道而言，其生產(chǎn)能力低，故障多，維修困難。60B型盡管機(jī)型較高大，低矮巷道移機(jī)困難，但生產(chǎn)能力大一倍，故障率低，適于快速出矸施工。采用改進(jìn)機(jī)高方法可解決低矮巷道應(yīng)用困難問(wèn)題。
    (1)膠帶輸送機(jī)選型。選用SSJ-800型，其優(yōu)點(diǎn)是膠帶上層
可連續(xù)運(yùn)輸煤矸，運(yùn)矸效率提高多倍，下層向工作面運(yùn)送材料，簡(jiǎn)單迅速。
    (2)耙裝機(jī)固定。預(yù)制一搭長(zhǎng)為4m的固定軌道，用卡軌器把耙裝機(jī)固定在軌道上，用地錨把軌道固定在巷道底板上。
    (3)耙裝機(jī)與膠帶輸送機(jī)尾銜接。機(jī)尾三面安裝擋煤板并連接耙裝機(jī)，耙裝機(jī)卸料口對(duì)準(zhǔn)下部膠帶，使煤矸沿卸料口順利卸人有擋煤板的膠帶上。
    (4)移耙裝機(jī)方法。使用JH-5型慢速絞車，采用動(dòng)滑輪組方式牽引，將皮帶機(jī)尾與耙裝機(jī)同時(shí)牽引到掘進(jìn)迎頭，延長(zhǎng)膠帶機(jī)，固定耙裝機(jī)。
4、爆破參數(shù)設(shè)計(jì)與優(yōu)化
  (1)掏槽方式。采用立式楔形掏槽。掏槽眼在煤層布置1對(duì)，在泥巖中布置l一2對(duì)。對(duì)數(shù)以爆破工作面距耙裝機(jī)距離確定，最近時(shí)為2對(duì)，以避免拋擲煤矸埋耙裝機(jī)，正常后增大至3對(duì)，已提高爆破效果。
    (2)炮眼深度的確定。采用中深孔爆破。選多組炮眼深度進(jìn)行試驗(yàn)比較，結(jié)果如下：炮眼深度分別為1.6m、1.8m時(shí)，裝藥量最少，殘眼最淺，爆破拋擲距離最近，但進(jìn)尺效率最低。選炮眼深度為2.4m時(shí)，裝藥量最多，殘眼最深，打眼速度降低，不能完成當(dāng)班整數(shù)循環(huán)作業(yè)。經(jīng)比較，最終確定為正常進(jìn)尺條件時(shí)炮眼深度為2.Om，每班能完成3個(gè)循環(huán)進(jìn)尺。耙裝機(jī)移機(jī)之后，炮眼深度暫時(shí)宜改為1.8m。
    (3)炮眼直徑確定。選用∮32mm與∮34mm兩種規(guī)格柱齒鉆頭打眼，因爆破鋁質(zhì)泥巖，優(yōu)選后者。
    (4)爆破參數(shù)優(yōu)化確定。周邊眼：合理的周邊眼間距是確保巷道成型的關(guān)鍵，要達(dá)到光面爆破效果，對(duì)不同硬度的巖層，以及底角炮眼而言，周邊眼間距不宜相同的，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，在煤中，周邊眼間距為40mm，泥巖與中細(xì)砂巖中以及底角眼間間距為350mrn為宜。最小抵抗線為400一500mm。裝藥量：煤眼150g/m，巖石炮眼225g/m。因爆破軟巖，爆破之后眼痕率不明顯，但壁面平整。
   輔助眼：間距與最小抵抗線分別為500mm，600mm，裝藥量450g/m。
   掏槽眼：間距為500mm．裝藥量450g/m，
   底眼與頂眼分別為225g/m，300g/m。另外底角與頂角適當(dāng)多裝藥。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀察，泥巖雖松軟，f值與煤層相等，數(shù)值較小，但比煤更“吃藥”，與f值為4，5的中砂巖相當(dāng)。
   (5)炸藥型號(hào)、裝藥結(jié)構(gòu)與起爆。采用2號(hào)煤礦許用水膠炸藥。
   正常條件下采用反向裝藥，全斷面一次起爆。但耙裝機(jī)移機(jī)之后3·5茬炮采用正向裝藥，以避免拋擲矸石埋沒(méi)與損壞機(jī)械設(shè)備。
5、勞動(dòng)組織
   采用三八制方式作業(yè)。
   三八制作業(yè)時(shí)，早班檢修，之后能完成2個(gè)正規(guī)循環(huán)進(jìn)尺，其余班次完成3個(gè)正規(guī)循環(huán)進(jìn)尺，地質(zhì)條件正常時(shí)，每循環(huán)進(jìn)尺平均1.9m，每圓班進(jìn)尺最高達(dá)15m，過(guò)斷層全巖巷進(jìn)度是正常條件的50%，進(jìn)尺3個(gè)圓班移機(jī)一次，移機(jī)、幫部支護(hù)作業(yè)共耗用一個(gè)圓班時(shí)間。地質(zhì)條件正常時(shí)，月度總進(jìn)尺最高達(dá)330.5m。正常作業(yè)時(shí)，迎頭布置2部鑿巖機(jī)，3—4人操作，后方1人耙裝平行作業(yè)，1人從事后勤準(zhǔn)備工作，根據(jù)輸送機(jī)數(shù)量配置膠帶輸送機(jī)司機(jī)。
6、有價(jià)值技術(shù)與施工經(jīng)驗(yàn)
    (I)每幫的周邊眼水平角度必須一致且布置在同一鉛垂面內(nèi)。
    (2)周邊眼要封足水泡泥，達(dá)到封黃泥之后炮眼封滿為止。填水泡泥比留空氣柱能使封泥嚴(yán)實(shí)，避免封孔不嚴(yán)爆破效果差，同時(shí)爆破之后減緩爆轟壓力，能明顯提高周邊眼成型效果，避免眼底超挖眼口欠挖現(xiàn)象。
    (3)嚴(yán)格限制周邊服裝藥量，不得多裝，爆破之后觀察巷幫超挖量可判定裝藥量。
    (4)煤層中要求布置掏槽眼。煤層槽眼較高，一方面確保掏槽效果，一方面能增大拋擲距離。
    (5)增大泥巖鉆孔直徑，提高吹眼效果。鋁質(zhì)泥巖極易出現(xiàn)塌孔，小鉆孔吹眼器不能疏通淤積，使裝藥不能到達(dá)眼底，造成殘眼深，影響進(jìn)尺效率。
  (6)控制耙裝機(jī)作業(yè)時(shí)間，進(jìn)行間歇作業(yè)。長(zhǎng)時(shí)作業(yè)時(shí)電機(jī)溫升高，極易燒毀電機(jī)。
7、效果評(píng)價(jià)
   半煤巖巷采用鉆爆法掘進(jìn)施工，雙向膠帶輸送機(jī)連續(xù)運(yùn)輸煤矸，仍是目前經(jīng)濟(jì)的普遍采用的施工方法。相對(duì)綜掘施工有如下優(yōu)點(diǎn)：適應(yīng)性強(qiáng)，產(chǎn)塵量小，投入小，掘進(jìn)成本低；采用雙向膠帶輸送機(jī)，提高了普掘機(jī)械化程度，節(jié)省鋪設(shè)軌道的人力物力與工時(shí)，減少了生產(chǎn)環(huán)節(jié)與不安全因素，顯著提高掘進(jìn)效率。但尚有如下不足：耙裝機(jī)移機(jī)工序較復(fù)雜，耗時(shí)較長(zhǎng)，有待新型設(shè)備研制與應(yīng)用。