针对煤矿井下复杂巷道中锚杆容易出现破断和支护效果差的问题，采用理论分析、实验室试验、数值模拟和井下试验相结合的方法，开展了锚杆螺母与垫圈的力学性能的研究。主要研究内容包括:对现有的螺母进行强度和形状的优化;采用新型的减摩方式提高锚杆扭矩转化为预紧力的效率;确定球垫与托板发生自锁的条件;优化球垫、托板球窝的形状与尺寸，避免球面发生自锁，实现球垫良好的调心作用。论文主要得出以下研究成果:　　锚杆螺纹联接中，锚杆杆体屈服强度为500MPa时，螺母的性能等级为不小于6级;锚杆杆体杆体屈服强度为600MPa时，螺母的性能等级为不小于8级;锚杆尾部螺纹段齿高最小不能低于0.7H，螺纹联接间的间隙最好取0.048mm为宜;不同螺母的厚度对锚杆尾部螺纹联接的整体强度影响不大，螺母厚度取24mm为宜，但不同螺母形状，即螺母有无法兰对螺母各圈螺纹牙的应力分布有较大的影响，法兰螺母比无法兰螺母的受力更加均匀，各圈螺纹牙之间的应力差值更小;调心球垫与托盘球窝之间的夹角严重影响球垫的调心性能，调心球垫与托盘之间的夹角取30°左右为宜;调心球垫与托盘球窝之间的摩擦系数对球垫的调心性能有较大的影响，摩擦系数越小，锚杆最终弯曲的角度越小;调心球垫与托盘球窝的强度严重影响球垫能否充分发挥其调心作用，若调心球垫强度过小，在受力过程中，球垫会发生较大的变形不利于托盘围绕球垫发生相对转动，球垫的强度应高于托盘的强度20％左右;通过对比减摩轴承与减摩垫片对锚杆预紧力转化系数的影响，得出减摩方式采用减摩轴承比采用尼龙垫片转化系数提高了1倍，综合考虑轴承与锚杆直径、球垫及螺母的强度、形状之间的匹配关系及轴承的成本等因素，得出减摩轴承最好选择51205号轴承。在井下进行了锚杆尾部螺纹联接强度、托盘与调心球垫之间、轴承与锚杆和螺母之间相互匹配关系的现场实验，成功实现了复杂困难巷道锚杆支护的高预紧力，并改善了锚杆的支护效果。