支护参数设计是巷道支护设计实现定量决策的关键所在。当支护型式确定以后，参数设计正确与否，直接影响到支护效果和经济效益。当支护参数所提供的支护强度不够，即使支护型式是合理的，也可能控制不住巷道围岩的严重变形和破坏，最终导致巷道不得不翻修，影响正常生产和经济效益；当支护参数设计得过于保守，虽然能保证巷道在服务期间的稳定状况，但支护成本必然偏高。因此，科学地寻找支护参数设计在安全和经济这两方面之间的最佳点，对安全生产和经济效益的意义是显而易见的。

  锚网索联合支护形式作为一种先进的支护型式越来越多地在采准巷道支护中得到了应用。随着近代岩石力学的发展，锚杆作用机理和设计方法有了越来越深厚的基础，锚杆支护设计方法可以从经验、半经验方法逐渐成为建立在不同条件下不同支护机理基础之上的科学方法。

按照不同的地质条件与巷道条件，锚杆支护可根据其作用机制选择相应的参数设计方法。目前，用于煤矿巷道支护设计的主要的锚杆支护参数设计方法有下列几种：

1．悬吊机制及其围岩条件（图1）：在层状岩体中，锚杆将下部不稳定岩层悬吊在上部稳固的岩层上，锚杆承受的载荷为下部不稳定岩层的重量。最典型的情况是顶板上部1-1.8m处有一厚层（2m以下）坚固岩层，下部为较完整的层状较弱岩层。若没有上述坚固岩层，也可用免压拱高或破碎带高度以外的非破碎稳定带概念代替。

2．组合梁机制及其围岩条件：在没有坚硬厚层的薄状岩层中，通过锚杆的预拉应力，将视为叠合梁的各薄层挤紧，提高其自撑能力。杆体承受岩层错动趋势所产生的剪应力。组合梁与叠合梁相比，应力减小（n-1）倍，挠度减小（n² –1）倍。

图 1 锚杆悬吊机制

图 2 组合梁机制

图 3 三铰拱机制

图 4 组合拱机制

3  三铰拱（楔固、紧固）机制及其围岩条件：在被裂隙切割的块状围岩中，锚杆将危石悬吊，彼此挤紧，形成类似三铰拱的稳定结构，不但使岩块不掉落，而且加固成能承受载荷的整体结构。

4  组合拱（均匀压缩拱）机制及其围岩条件：采用点锚固形式的锚杆的预拉应力可以形成以锚杆两端为顶点的算盘珠式的压缩区。若把锚杆以适当的间距沿拱形断面系统安装，则可在巷道周围形成连续的均匀压缩带作为承载结构并将应力向两帮深部围岩传递，其承载能力决定于锚杆长度与间距、预拉应力。

5  普氏免压拱理论：由于目前放顶煤工作面越来越多，回采巷道顶板为煤体，其冒落形状为拱形，按照普氏免压拱理论，如图5所示，巷道两帮的破坏范围为：

图5 巷道围岩破坏范围示意图

式中： kc——巷道周边挤压应力集中系数，

γ——岩石平均体密度， KN/m³；

υ——采动影响系数，；

H ——埋深， m；

σ_m ——顶煤单向抗压强度， Mpa；

φ——顶煤内摩擦角，；

h——巷道高度，m

顶板最大松动范围可按下式预计：

f_m——顶煤坚固性系数，；

L ——巷道宽度，m 。

  锚杆参数计算：巷道围岩的顶、底、帮之间的变形与破坏具有明显的协同性和关联性，因而支护参数的确定必须系统的考虑对围岩的加固优化。

5.1 锚杆长度计算

(a)帮锚杆

  如上图所示，对两帮的加固，可以取在破坏范围的2/3处，即合力作用点所处位置，作为两帮支护长度的下限，而全部破坏范围作为支护的上限，因此，两帮锚杆有效范围长度；

l_下限=2C/3

l_上限=C

l_平均= （l_下限＋l_上限）／２

考虑外露长度0.2 m

l_帮= l_平均+0.2

 (b)顶锚杆

    同样，沿着支护合力作用点为端点形成的拱高b₁作为顶板锚杆支护的下限，顶板在支护条件下全松动范围拱高作为支护的上限，故顶板锚杆有效锚固长度；

l_顶=b₁~b=(L/2+2C/3)/f~(L/2+C)/f

另外需要考虑外露长度0.2m

l_顶=(b₁+b)/2+0.2

5.2 锚杆间距

顶板锚杆数量应满足以下两个条件；一是能承受拱内岩重；二是杆体抗剪强度能满足要求。

(a)平衡拱内岩重所需的锚杆间距S₁

平衡拱内岩重所需的锚杆间距S₁可按下式计算：

    T———锚杆的实际锚固力，KN；

    K₁———安全系数；

    γ———煤的体积密度，KN/m³；

   (b) 校核杆体抗剪强度所需锚杆间距S₂

  杆体抗剪强度所需锚杆间距S₂可按下式计算：

d——锚杆直径， mm；

τ——锚杆抗剪强度，Mpa；

k₂——顶板抗剪安全系数，取5；

f ——分层间摩擦系数；

取S₁、S₂的最小值作为顶板锚杆支护间距：

                 S=min{S₁,S₂}