1.一种巷道离层型顶板锚杆支护的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：包括以下步骤：步骤1、对离层型顶板进行界定，通过岩性及力学模型计算判断出顶板是否会发生离层：煤矿覆岩所特有的沉积环境形成的层状岩体，岩层层面多为岩体结构中的弱面，岩层层面的拉裂、剪切滑移都易发生离层，离层位置及离层值的确定是锚杆支护设计的基础；

基于关键层理论及组合梁荷载计算公式，判断离层可能发生的位置：当(qn+1)1<(qn)1，(qn)1为第n层对第1层的荷载，就说明第n+1层岩层对第1层岩层施加不到荷载了，此时认为第n分层与第n+1分层之间是具备发生离层条件的位置；

将顶板岩梁模型简化为简支梁受均布荷载作用，计算岩层的挠度：式中，Ei为第i个关键岩层的弹性模量；qi为作用在第i个关键岩层的荷载，Ei为第i分层岩层的弹性模量、γi为第i分层岩层的弹性容重、hi为第i分层岩层的厚度，γn为第n分层岩层的弹性容重,根据式(1)求得；L＝B+2B0，B为巷道宽度，B0为附加跨度；Ii为惯性矩，Ii＝hi3/12，hi为第i个关键岩层的高度；

根据普氏理论，侧壁处与破裂面的夹角为 求得附加跨度：式中，H为巷道高度，为巷帮岩体的内摩擦角；

离层值b应为两个相邻层组之间的挠度差：

b＝wi-wi+1        (4)步骤2、离层单独作用下锚杆的荷载计算

全长锚固锚杆长度L，x为距离巷道表面的距离，x0为离层发生位置，锚固体直径D，锚杆直径为d，锚杆弹性模量Eb，浆体弹性模量Eg，复合弹性模量 锚杆界面剪应力为τ(x)，轴力为P(x)，剪切位移为u(x)；根据岩层移动时拉拔荷载对锚杆的作用机理，建立理论模型，采用二阶段线性剪切滑移模型，对离层作用荷载进行弹塑性分析；

结合式(5)、(6)有：

弹性状态时，接触面上剪应力与剪切位移成比例变化，K为剪切刚度系数，与围岩和注浆材料有关，锚固体界面剪应力表示为：τ(u)＝Ku           (8)将式(8)代入式(7)，得到：

令 解微分方程：

βx -βx

u(x)＝C1e +C2e         (10)根据式(5)可以求得：

离层会对锚杆产生拉拔作用，基于拉拔荷载对锚杆的作用机理，假设离层处产生的外荷载为P0，代入边界条件：离层左侧锚固段始端P(x)|x＝0＝0， 离层右侧锚固段 P(x)|x＝L＝0，分别求出系数C1、C2，得到离层左右两侧锚固体剪切位移、剪应力和轴力的分布：临空面到离层段：

离层到岩体内部：

弹性状态下，离层值b就等于离层左右两侧锚固体界面相对剪切位移之和：令ω＝[cth(βx0)+cth[β(L-x0)]]，由(18)式得：锚杆在拉拔荷载P作用下，根据式(11)，代入边界条件：锚固段始端P(x)|x＝0＝P，锚固段末端P(x)|x＝L＝0，可求出C1、C2，将C1、C2代入式(10)得：相应的，锚固体轴力及与围岩界面剪应力分布公式为：当荷载相对较大时，锚固段始端剪应力达到界面抗剪强度，界面会发生脱粘破坏，孔壁周围的岩体将进入塑性阶段，第二阶段的剪应力与位移关系曲线可得：τ(u)＝τs       (23)

将式(23)代入式(7)得到塑性部分位移：如果不考虑界面脱粘情况，按照锚固体与围岩体完全粘结情况获得的剪应力沿锚杆分布，实际情况中，当界面剪应力超过界面抗剪强度时，就会发生滑移，剪应力沿锚杆轴向会发生重新分布，峰值点会向锚杆后部移动，相应滑移段上的剪应力为界面的残余强度，考虑界面脱粘情况的剪应力分布；

设离层左右两侧剪应力大于界面抗剪强度的锚固段长度分别为L0，依据另滑移前曲线在0～L0范围下的面积等于滑移后曲线0～Ls范围下的面积，计算出滑移范围Ls，式中τe为界面的极限抗剪强度；τs为滑移范围内Ls处的残余剪切强度，根据式(26)可以求得：弹、塑性转折点处 根据式(22)得P′＝P-πDτsLs，代入式(27)求出C3；

根据式(12)，此时弹性部分位移：

弹性部分锚固体轴力及与围岩界面剪应力分布公式为：当x＝Ls时，u塑(x)＝u弹(x)，结合式(3.36)、(3.37)推导出C4，代入C3、C4得：离层对锚杆作用荷载的弹塑性分析，临空面到离层段：离层到岩体内部：

根据上节理论推断，改变边界条件，可得离层左右两侧弹、塑性剪切位移：临空面到离层段：

离层到岩体内部：

式中，P′＝P0-πDτsLs1；P″＝P0-πDτsLs2；

由此得到在不考虑锚杆外端托盘影响时，界面处于弹塑性状态下锚固体的剪应力及轴力分布；

临空面到离层段-塑性：

τ1塑(x)＝τs     (41)

P1塑(x)＝P0+πDτs(x-x0)     (42)离层到岩体内部-塑性：

τ2塑(x)＝τs        (43)P2塑(x)＝P0-πDτs(x-x0)        (44)临空面到离层段-弹性：

离层到岩体内部-弹性：

式中，Pe1、Pe2分别为离层左右两侧处于临界滑动状态时的极限拉拔力，考虑界面脱粘情况，离层值b的表达式如下：①x0在锚杆左侧，当Pe1Pe2时(x0≠Ls1)，离层左右两侧锚固体界面均进入弹塑性阶段：当x0＝Ls1时，即左侧全部进入塑性阶段，根据式(32)令Ls＝Ls1+Ls2，可推断出离层值为：②x0在锚杆右侧，当Pe2Pe1时，离层左右两侧锚固体界面均进入滑移阶段：b2′＝b2(L-x0≠Ls2)；当L-x0＝Ls2时，即右侧全部进入塑性阶段，离层值为：当离层值确定时，通过公式(49)～(53)可以确定出离层处锚杆轴力P0，式中ch()是双曲余弦函数；sh()是双曲余弦函数；cth()是双曲余切函数；

局部锚固锚杆都要施加一定的预紧力，无离层条件下，杆体受到预紧力作用的同时还受到围岩变形的相互作用；当岩体中出现离层后，随着离层的扩展，离层对杆体的影响会越来越大，考虑主要因素对杆体的影响，理论模型分为两部分：局部锚固锚杆施加预紧力和锚杆受离层单独作用模型，r0为圆形巷道半径，Q为施加在锚杆上的预紧力；

τ＝τ′±τ1,2      (54)

P＝πD∫|τ|dx      (55)式中，τ′为无离层情况下锚杆的剪应力；τ1,2为离层产生的附加应力，下标1,2表示离层左右两侧；系统剪应力与离层产生的剪应力方向一致时，取正号；

反之，取负号；

计算出P0，代入公式(14)和(18)，结合公式(54)剪应力按照弹性方法叠加，叠加后的剪应力大于抗剪强度时，进入弹塑性阶段，再根据式(24)～(27)计算出离层左右两侧的滑移范围Ls1、Ls2；

步骤3、锚杆支护参数设计

巷道高H，半跨宽a，按照塑性区范围和冒落拱高度计算锚杆有效长度，两者取较大值：等效圆半径r0为：

则不支护时煤巷内部最大非弹性区半径Rp为：顶部非弹性区深度：l2＝Rp-H/2   (58)冒落拱高度：

基于悬吊理论，锚杆承载力设计值应不小于冒落拱内围岩的重量：N＝k·bm·a1·a2·γ       (60)式中，k为安全系数，取1.5；γ为巷道顶部围岩容重；a1、a2为锚杆间排距，取a1＝a2＝a；N为锚杆承载力设计值；

锚杆间排距：

锚杆直径：

锚杆的锚固长度：

锚杆的设计长度为：

L顶＝l2+Ld+L外        (64)式中，Pmax为锚杆承受的最大轴力；N为锚杆承载力设计值；[σ]为锚杆的允许抗拉强度；

qr为锚固体与岩石孔壁间的粘结强度设计值；b为冒落拱高度；k为安全系数，取1.5～2.0；

L外为锚杆外端长度，取0.1m。

2.根据权利要求1所述的巷道离层型顶板锚杆支护的设计方法，其特征在于，步步骤3中，当外荷载增大时，锚杆的支护参数均有所调整，为确保支护设计的安全性，应增加锚杆的直径和锚固长度；在锚杆所受荷载超过设计锚固力时，应减小锚杆的间排距，离层条件下杆体的外荷载明显增加，将离层的作用荷载考虑到系统锚杆支护设计中，根据公式(54)和(55)确定锚杆荷载。