传统理论认为,在进行巷道锚杆支护设计时锚杆锚固段必须伸入围岩松动范围以外弹性区一定范围才能发挥锚杆支护作用,然而在巷道支护过程中,锚杆不仅仅在巷道表面提供支护力,其本质是锚杆与围岩耦合作用形成一定强度的承载结构,该承载结构提高了围岩的刚度、强度,充分发挥了围岩的自承作用,并满足变形要求,对围岩稳定性起到至关重要的作用,但是现行支护设计方法与围岩之间存在分离,锚杆与围岩形成的结构特性描述不明确,研究锚固承载结构的方式方法没有得到充分发挥,造成现场支护强度不足或者或甚的现象。因此本文系统描述了锚杆支护理论,并在前人的基础上,分析锚固承载结构的支护表现形式,基于弹塑性理论求得影响锚固承载结构刚度和强度物理力学参数,并以结构力学设计理论为基础,建立矩形巷道承载结构力学模型,分析其力学特性及变形特性,以陕北柠条塔煤矿S1230辅运顺槽为现场工业性试验依托,提出合理支护方案,验证本文理论的合理性。论文主要研究成果如下:1.分析了锚杆支护理论,围岩破坏机理及锚固承载结构形式,将锚杆与围岩协调变形等效为锚固承载结构,从单一的锚杆加固演变为地下结构整体性加固,阐述了锚固承载结构的形成机理及各类巷道锚固承载结构支护形式,运用弹塑性理论分析求解出刚度参数与强度参数变形解析解。通过算例表明,锚杆加固后,承载结构体内部刚度与强度发生明显变化,即锚杆长度增加,结构体强度和强度增加;锚杆间排距增加,结构体刚度和强度减小;锚杆轴力增加,结构体强度和强度增加。2.分析了矩形巷道破坏形式,表明锚固承载结构破坏原因主要与其抗拉强度和抗剪强度有关。将锚杆支护作用等效为提高锚固结构力学参数,将锚索支护作用等效为一组支护力,采用结构力学设计理论对支护后矩形巷道建立门式结构力学模型,求解得出锚杆支护下结构体及锚杆(索)支护下结构体结构内力变化图,得到结构体内力(包括弯矩、轴力、剪力)及变形分布特点,依据计算成果得出内力最大值位置。根据结构几何位移计算方程和M-C准则,提出变形和强度稳定性评价方法。通过算例表明,锚杆长度增加,间排距减小,锚杆轴力增加时,围岩变形减小,正应力破坏系数,剪应力破坏系数增大,围岩稳定性提高,当采用锚杆(索)联合支护更能有效保证巷道围岩稳定性。3.结合柠条塔煤矿S1230辅运顺槽工程实例,对原有巷道支护效果进行监测,基于锚固承载结构力学模型,进行支护设计和数值模拟验证,结合实测数值,对比两种支护条件下锚杆的加固效果,从而提高巷道掘进效率和经济效益,节省人力物力。