在煤矿巷道支护中,锚杆支护的普及率几乎接近100%,针对如今锚杆支护理论远远滞后于实践,且在工程应用中仍然主要依靠经验法和工程类比法的现状。对锚杆支护作用的本质进行了总结分析,对锚杆预应力的作用机理进行了说明。对现有锚杆的悬吊理论和组合梁理论进行实例计算,并对其在工程设计中的实用性进行评价。取锚杆体与其所接触的岩体作为锚固单元体并对其进行研究,当岩体发生受拉破坏时,由于杆体与围岩体力学参数的差异,锚杆上荷载很小,为了使围岩破坏时锚杆能发挥最大约束作用而假设围岩破坏时锚杆达到屈服状态,发现锚杆施加的预应力需接近杆体屈服强度。根据锚杆与围岩之间的变形协调关系推导得到锚杆的最大预紧力计算公式;进一步的研究针对不同强度锚杆作用,发现当锚杆上不施加预紧力时,不同强度的锚杆对岩石破坏前的加固作用是相同的,高强度锚杆没有优势,高强度锚杆的优势在于可以施加高预紧力及在岩体破碎后提供更高的约束力。为了研究锚固体与围岩之间的力学作用,对岩体与锚固体的弹性模量比进行了分析。通过对锚固体进行力学分析得到了锚固长度与锚固力之间的关系。运用数值模拟软FLAC3D以巷道顶板下沉量、两帮收敛量和塑性区体积为指标对巷道不同支护工况下的支护效果进行比较,验证高预紧力有利于控制围岩变形。将研究结果应用于董东煤矿支护优化设计中,经过现场监测表明,围岩控制效果良好。