锚杆支护作为煤矿井下巷道的主要支护形式，在国内外已得到广泛应用。锚杆支护是主动支护，从载荷传递的角度，锚固系统由锚杆、内固元、外固元、围岩四个元素构成，这些元素的力学性能决定了整个锚固系统的稳定性。随着矿井进入深部开采，回采巷道受高地压、强扰动影响，出现巷道变形大、破坏严重、支护困难等问题。为提高锚杆锚固性能、改善巷道支护效果，论文开展了锚杆锚固性能与巷道支护方案优化的研究。
　　在锚杆参数研究方面，论文建立了树脂锚杆载荷传递力学模型，明确了锚杆肋间距与锚固破坏失效的关系；基于厚壁理论，提出了不同围岩强度条件下锚杆锚固性能测试的实验室试验设计方法；通过实验室及现场试验，表明锚杆参数与巷道围岩强度对锚杆锚固性能具有重要影响，结果表明，肋间距12～48mm的左旋及右旋锚杆在特定围岩条件下，增大肋间距可以提高锚杆的锚固性能。通过对内固元的载荷传递机理研究，建立了不同锚固方式下锚杆杆体受力分布规律与锚固性能分析方法，通过理论分析、实验室试验、现场监测，明确了端部锚固锚杆以受张拉力为主，受力峰值点位于锚固段开端处；全长锚固锚杆轴力分布与围岩条件密切相关，受力峰值点位于巷道破碎围岩边缘或离层处的特点；现场试验表明，与端部锚固相比全长锚固能更有效控制围岩非均衡变形。通过对外固元锚固性能研究，提出了回采巷道锚杆支护新型让压装置设计方法，制定了该类型让压装置参数设计准则，基于理论计算、实验室试验及数值模拟确定了不同让压装置的让压载荷及让压距离，为不同让压目的的让压装置选型提供了依据。基于上述研究内容及结果，运用FLAC3D数值模拟方法，对回采巷道锚杆支护方案进行了优化研究，通过对比不同支护方案下围岩应力分布、变形特征及锚固系统各元素性能特征，提出了回采巷道支护优化方案。
　　研究成果成功应用于乌东煤矿+425m水平B3巷道，基于围岩强度，采用肋间距为48mm的右旋无纵筋螺纹钢锚杆，在不改变支护工艺及工程成本条件下提高锚杆的锚固性能，充分发挥围岩自身的承载能力；根据围岩变形特征，采用顶板全长预应力锚固、采煤帮大直径玻璃钢锚杆全长锚固内固元设计，提高了锚固系统内固元围岩控制性能；针对巷道岩石帮弹性势能储量及变形量大的特征，设计了适当的外置让压装置，通过提升外固元锚固性能降低了锚固系统损伤，并消除了锚杆脱帽等安全隐患。巷道支护总体效率提高了12%、支护材料成本降低了13%。论文系统分析了锚杆锚固体各组成元素在载荷传递过程中作用和影响，阐明了锚固性能关键控制要素，提出了基于地质条件的回采巷道锚杆支护设计优化方案，为煤矿的安全高效开采提供基础理论和技术支撑。