针对煤帮锚杆支护技术远远滞后于顶板的问题,采用现场试验、理论分析、数值模拟等综合手段,研究了煤体锚杆原位拉拔实验、煤锚系统力学特性演化及煤帮锚杆等效预紧力与控制,并进行了工程验证,得出的主要结论如下:(1)锚杆拉拔载荷的变化分为线弹性上升、非线性上升、恒定阻力、下降失效四个阶段,锚固体的破坏过程分为弹性、剪切破坏和脱粘三个阶段。剪切破坏过程中锚固力损失量和增量动态平衡是造成阻力恒定的原因。(2)与软煤条件相比较,友众矿中硬煤条件下,P-S曲线趋势较乱,载荷震荡明显,增阻速率显著降低。煤体裂隙等原因造成的锚固力震荡更加明显,锚固段呈现分段承载失效的特性。(3)在三线性剪切-滑移本构模型的基础上,将锚固状态划分为弹性阶段、塑性滑移阶段、脱粘阶段三种状态,并推导得到了弹性状态和塑性状态下粘锚力分布的解析解。随着锚固单元的剪切特性值1 1?u增加,杆体轴力和剪切应力的传递性能降低,增大锚孔直径会造成杆体轴力和剪应力的传递性变差。(4)在煤岩体交界面处容易产生剪切滑移破坏,易引发煤帮上下尖角网兜破坏;煤体内部发生压剪破坏是形成煤体大面积鼓出本质原因。锚杆支护对煤体施加预紧力,使煤体从掘巷后的二向应力状态,恢复到三向应力状态,提高煤体的力学性质,使掘巷后的摩尔应力圆远离强度包络线,减小塑性区的宽度,提高巷帮煤体的稳定性。锚杆预紧力的扩散效果与锚固长度、间排距、施加的预紧力值密切相关,支护的关键在于使锚杆之间形成有效的压应力联通区域。(5)结合友众矿对巷帮煤体的支护方案进行了优化和现场实验,锚杆安装以后,锚杆保持了较好的工作阻力状态,托锚力一直维持稳定在30k N左右。矿压观测监测期间巷道顶底板累计移近量为23mm,两帮累计移近量为53.5mm,能够满足生产实际的需要。