随着煤矿生产规模的不断扩大以及大型机械设备的广泛使用,为满足生产运输要求,煤矿巷道断面尺寸随之不断增大。由于煤矿巷道顶板多为层状沉积岩,巷道尺寸增大会使围岩产生较大变形,在顶板处易产生离层,由此引发的巷道支护问题亟待解决。传统的支护设计方法均将围岩视为连续均质介质,未考虑离层的不利影响,本文在分析和总结现有锚固支护理论、锚固界面力学机理研究现状及存在问题的基础上,考虑锚固支护岩体的复杂性,特别是层状岩体中巷道开挖引发的离层对锚杆荷载传递规律的影响,利用理论分析、现场试验及数值模拟等方法,开展了以下几方面的研究。基于离层的产生机理对离层进行分类,分析巷道离层型顶板的特征,给出离层位置和离层值的理论估算方法及试验确定方法。根据柠条塔N1205工作面地质条件,对离层位置及离层值大小进行综合判断,为考虑离层条件下的锚杆支护设计打下基础。分析离层作用下的锚杆荷载传递机理,基于剪切滑移模型,分别建立单离层条件下垂直锚杆和倾斜锚杆,以及多离层条件下锚杆荷载传递的弹塑性力学模型,得出离层作用下锚杆应力分布的表达式,总结出离层发展过程中锚杆荷载的变化规律,并对不同离层值、离层位置、锚杆与离层夹角等参数影响下的锚杆受力特性做系统分析。设计室内模型试验,研究离层对锚杆的荷载作用,得出岩体裂缝扩展过程中锚杆的应力分布规律及裂缝张开量值与杆体荷载的关系,将试验结果与理论计算值进行对比分析,验证理论模型的正确性及适用性。运用二维离散元软件对非均质岩体中锚杆的受力状态进行数值模拟,并对影响参数进行规律性分析。分别建立考虑离层影响的全长粘结型锚杆以及局部锚固锚杆的力学模型,对系统锚杆进行受力分析,综合理论计算和数值模拟结果,分析获得离层岩体中锚杆的荷载分布规律。通过系统锚杆荷载求解,对已有的锚杆支护设计进行安全性评价,并为含有离层情况的锚杆支护设计提供理论依据。将研究成果应用于陕北柠条塔煤矿N1205工作面胶运顺槽支护设计中,对比传统的支护设计方法,发现考虑离层影响后的锚杆荷载超过承载力设计值,原有的支护参数不能满足安全要求,需对参数进行调整,通过系统锚杆荷载求解,对锚杆直径、间排距及锚固长度进行重新设计,并对预紧力的合理取值进行讨论。现场监测结果表明考虑离层情况的锚杆支护设计方法更安全合理。