宗 盖

（潞安化工集团古城煤矿，山西 长治 046100）

随着古城煤矿大型集约化程度的提高[1-2]，巷道断面面积需求不断增大，巷道周围的应力分布规律和围岩破坏规律极为复杂[3-5]。有针对性地调整优化支护结构能控制巷道围岩破坏范围和维护巷道稳定性。

1 概况

古城煤矿位于山西省长治市屯留区李高乡境内，年核准生产能力0.8 Mt，主采3#煤。煤层埋深660 m，煤层厚度为3.35～9.65 m，平均厚6.0 m，煤层平均倾角为5°～8°，含泥岩、炭质泥岩夹矸0.2 m 厚。矿井无自然发火现象，属不易自燃煤层。S1301 工作面布置在3#煤层中，巷道均沿顶板掘进。S1301 工作面倾斜长度302 m，走向长度为1600 m。工作面布置四条巷道，分别为S1301 运输巷道、S1301 辅运巷道、S1301 辅运进风巷道、S1301 回风巷道，如图1。巷道顶板岩性自下而上依次为：砂质泥岩（5.3 m）、粉砂岩（5.3 m）、细粒砂岩（6.7 m）；底板岩性自上而下依次为：粉砂岩（3 m）、泥岩（1 m）、粉砂岩（3.5 m）。S1301 工作面为南一盘区工作面，周围为未开采区，南接S1303 工作面。其中S1301 运输巷道的长度为1668 m，矩形断面的宽×高为5200 mm×3800 mm，净断面面积为19.76 m2。

2 巷道锚固体强度分析

矩形巷道最容易进行掘进作业组织，但其肩角处易发生形变，在支护参数设计时顶角和底角锚杆需保持一定角度，使得锚杆可形成压缩承载体，据此建立矩形巷道的支护承载力学模型（图1）。

图1 巷道支护力学模型

锚杆承载体所受垂直应力（Fn）为：

而由静力平衡方程可以得出巷道的锚固承载体强度为：

式中：b为锚固体压缩带厚度，m；Da为锚杆间距，m；Db为锚杆排距，m；Dmax为锚杆间排距中较大的值，m；pi为巷道支护体强度，MPa；φ为内摩擦角，（°）；……