工程類比法是應用非常廣泛的方法。它是根據(jù)已經(jīng)支護的類似工程的經(jīng)驗，通過工程類比，提出錨桿支護參數(shù)。
一、根據(jù)已有工程直接提出支護設計
這種方法是將已開掘的、成功應用錨桿支護巷道的地質(zhì)與生產(chǎn)條件與待開掘的巷道進行比較，在各種條件基本相同的情況下，參照已掘巷道的支護形式與參數(shù)，由設計人員根據(jù)自己的經(jīng)驗提出待掘巷道的支護設計。因此，已掘巷道與待掘巷道條件的比較與設計人員的設計經(jīng)驗是直接工程類比法應用成敗的關鍵。
沒有兩條巷道的地質(zhì)與生產(chǎn)條件完全相同，甚至一條巷道不同地段的條件也存在著差異，但是，直接工程類比法使用的基礎是兩條巷道的條件基本類似，不能有較大的差異。進行工程類比時，要求比較的內(nèi)容全面、細致、可靠，不僅要抓住關鍵因素，而且不能忽略細節(jié)。在充分、詳細比較的基礎上，根據(jù)已掘巷道的支護設計，進行適當調(diào)整，確定待掘巷道的支護形式與參數(shù)。直接類比的內(nèi)容主要有以下方面：
1.圍巖物理力學性質(zhì)
圍巖物理力學性質(zhì)包括巷道頂?shù)装?、煤層賦存狀態(tài)，物理力學參數(shù)。巷道頂?shù)装鍛∫欢ǚ秶膸r層（如2倍巷道寬度）進行比較。物理性質(zhì)包括巖性、礦物成分、密度、孔隙率、水理性質(zhì)等內(nèi)容。對于煤礦巷道中常見的泥巖、粉砂巖及頁巖等巖石，受風化影響程度，遇水軟化與膨脹特性都應給予足夠重視；力學性質(zhì)包括抗壓強度、抗拉強度、彈性模量、凝聚力、內(nèi)摩擦角等諸多參數(shù)。其中，煤巖體的單軸抗壓強度是最常用的力學指標。
2.圍巖結構特征
圍巖結構特征指煤巖體內(nèi)節(jié)理、層理、裂隙等不連續(xù)面的空間分布特征及力學參數(shù)。結構面的幾何特征參數(shù)包括：結構組數(shù)、密度；結構面走向、傾角、延展長度與張開度；結構面充填物、粗糙度及起伏度等。結構面力學參數(shù)包括：法向剛度、切向剛度；凝聚力與內(nèi)摩擦角等。結構面對裂隙巖體的強度、變形和破壞特征的影響非常明顯，甚至是最關鍵的因素。因此，進行圍巖結構特征比較時，應盡量全面、詳細。當然，完全了解結構面的各種參數(shù)是十分困難的，但不能忽略主要參數(shù)。
3.地質(zhì)構造影響
地質(zhì)構造包括斷層、褶曲、陷落柱等，大型地質(zhì)構造對煤巖體的強度、結構、應力狀態(tài)，對煤巖體的完整性和穩(wěn)定性都有明顯的影響，對巷道支護形式與參數(shù)的選取起關鍵性作用。在進行工程類比時，必須弄清巷道附近有無較大的地質(zhì)構造，地質(zhì)構造的特點，以及構造對巷道的影響程度。
4.地應力
地應力與圍巖強度、圍巖結構一樣是影響巷道變形與破壞的關鍵因素。地應力一般分為垂直應力與水平應力。實測數(shù)據(jù)表明，垂直應力與巷道埋藏深度有較強的相關關系，而水平應力則影響因素復雜，可靠的方法是通過井下實測得到地應力的大小與方向。地應力參數(shù)包括：垂直主應力的大小與方向，最大水平主應力的大小與方向，最小水平主應力的大小與方向，以及最大水平主應力與巷道軸線的夾角。
5.巷道特征與使用條件
巷道特征包括巷道斷面形狀（拱形、矩形、梯形、倒梯形等），巷道斷面尺寸（寬度、高度等），巷道軸線方向、傾角；巷道使用條件包括：巷道類型（大巷、采區(qū)集中巷、回采順槽、開切眼等），巷道服務年限。
6.采動影響情況
采動影響狀況包括：采動空間關系，與鄰近巷道的位置關系，與采掘工作面、采空區(qū)的空間位置關系，層間距大小及煤柱尺寸；采動時間關系，巷道在采動影響前掘進、采動影響過程中掘進，還是采動影響穩(wěn)定后掘進；采動次數(shù)，一次采動影響、二次或多次采動影響。采動對采準巷道圍巖變形與破壞影響很大，類比時應作為一個重要因素考慮。
7.巷道施工技術
對于松軟破碎圍巖巷道，施工工藝及施工設備等對圍巖的穩(wěn)定性也有明顯影響，例如掘進機掘進優(yōu)于爆破掘進，光面爆破優(yōu)于普通爆破。此外，不同的開挖順序也可能影響巷道圍巖的穩(wěn)定性。
二、根據(jù)經(jīng)驗公式進行支護設計
經(jīng)驗公式是在大量支護設計經(jīng)驗的基礎上，得出的指導支護設計的簡單公式。目前，國內(nèi)外有多種錨桿支護設計的經(jīng)驗公式，以下列舉數(shù)例。
1.錨桿長度選取
(1)Hoek與Brown等提出確定錨桿長度的一般經(jīng)驗準則：最小錨桿長度=max［錨桿間距的兩倍，三倍不連續(xù)面平均間距確定的不穩(wěn)定巖塊寬度，巷道跨度之半］。
(2)Lang與Bischoff認為，錨桿長度與錨桿間排距之比應為1.2～1.5，錨桿長度可作為巷道寬度的函數(shù)確定，如：L=B2/3，其中L為錨桿長度，B為巷道寬度。
(3)Schach等人提出確定錨桿長度的經(jīng)驗公式為：
L=1.4+0.184B （非預應力錨桿）
L=1.6+(1+0.012B2)1/2 （預應力錨桿）
(4)日本的經(jīng)驗表明，錨桿長度為巷道寬度或高度的0.6倍。如果再加長錨桿，支護效果將不會明顯變化。
(5)新奧法對錨桿長度的選擇也提出一些準則。基于錨桿支護的作用是在圍巖中形成自承拱的原理，錨桿長度主要與巷道圍巖條件及跨度有關：對于比較完整的硬巖，錨桿長度取1.0～1.2m；對于完整性較差的中硬巖石，錨桿長度取巷道寬度的1/4～1/3，一般為2～3m；對于松軟破碎的巖體，錨桿長度取巷道寬度的1/2～2/3，一般為4～6m。
(6)其它經(jīng)驗公式，如：
公式1：
頂板錨桿長度 L=2+0.15B/K
幫錨桿長度 L=2+0.15H/K
其中：B—巷道寬度，m；
H—巷道高度，m；
K—與圍巖性質(zhì)等有關的系數(shù)，一般取3~5。
公式2：
錨桿長度 L=k(1.5+B/10)
其中：k—圍巖影響系數(shù)，一般取0.9-1.2，圍巖穩(wěn)定性差時取大值。
2.錨桿間排距選取
(1)Hoek與Brown等提出，最大錨桿間距=min［錨桿長度之半，1.5倍不連續(xù)間距確定的不穩(wěn)定巖塊寬度］。
(2)Lang與Bischoff認為，錨桿間排距與錨桿長度之比為2/3～5/6比較合理。
(3)Schach等從拱形巷道頂部能夠形成有效的壓力拱出發(fā)，認為錨桿長度與錨桿間距的比值應接近2。
(4)新奧法對錨桿間距的選擇提出一些準則：硬巖，錨桿間距取1.5～2.0m；中硬巖石，錨桿間距取1.5m；松軟破碎的巖體，錨桿間距取0.8～1.0m。
經(jīng)驗公式最大的特點是使用簡單、方便，但存在兩方面的弊端：一是經(jīng)驗公式只能提供錨桿支護的主要參數(shù)（錨桿長度、間排距等），而其它參數(shù)，如錨桿桿體結構、預應力、錨固長度、托板結構與尺寸、組合構件形式與尺寸等，很難在經(jīng)驗公式中全面反映，但是，這些參數(shù)在錨桿支護中同樣起著十分重要的作用；二是經(jīng)驗公式中考慮影響錨桿支護效果的因素很少，如上述的經(jīng)驗公式中，只考慮了巷道寬度、高度，巖石軟硬程度，結構面分布，而影響巷道圍巖變形與破壞的因素還有很多。因此，經(jīng)驗公式提供的支護參數(shù)只能作為參考，不能不顧巷道的具體條件而照搬套用。
三、以圍巖分類為基礎的支護設計
1.圍巖分類方法
直接工程類比法與支護設計者的實踐經(jīng)驗關系很大，是決定支護設計成敗的關鍵因素。然而，要求每一個設計人員都具有豐富的實踐經(jīng)驗是不切實際的。為了將待定巖體條件下的設計與個別工程相應條件下的實踐經(jīng)驗聯(lián)系起來進行工程類比，做出比較合理的設計方案，進行圍巖分類是非常必要的。在圍巖分類的基礎上，根據(jù)不同類別的圍巖提出支護形式和參數(shù)設計的建議，這種方法已經(jīng)在國內(nèi)外得到廣泛應用。
國外比較典型的巖石分類法有普氏堅固性系數(shù)分級法、巖芯質(zhì)量指標RQD分級法（Deere，1967）、以巖體中彈性波傳播速度為指標的分類方法（池田和彥，1973），以及巖體質(zhì)量Q分級法（Barton，1974）和RMR巖體分級法（Bieniawski，1979）等，有些分類方法提出了相應的錨桿支護建議。
我國學者在巖體分類方面也做了大量工作。如制訂了《工程巖體分級標準》，根據(jù)巖石單軸抗壓強度和巖體完整性系數(shù)對巖體進行基本質(zhì)量分級，然后根據(jù)結構面產(chǎn)狀、應力狀態(tài)及地下水等修正巖體基本質(zhì)量指標；提出錨噴支護圍巖分類（GBJ86-85），綜合考慮了巖石強度、巖體完整性指標、巖體結構和分布、地應力及圍巖自穩(wěn)時間等，比較全面、合理；提出以圍巖變形量大小為指標的分類方法，將圍巖變形量這個眾多影響因素作用的綜合指標作為分類的基礎；提出以圍巖松動圈為指標的分類方法，圍巖松動圈是與圍巖強度、結構、應力及巷道斷面形狀和尺寸等多種因素有關的綜合指標；制訂了《我國緩傾斜、傾斜煤層回采巷道圍巖穩(wěn)定性分類方案》，采用模糊聚類分析方法，用模糊綜合評判預測巷道圍巖穩(wěn)定性類別，預測巷道圍巖移近量。下面簡單介紹以回采巷道圍巖穩(wěn)定性分類和圍巖松動圈分類為基礎的支護設計建議。
2.回采巷道圍巖穩(wěn)定性分類及支護設計建議
煤炭系統(tǒng)1988年頒布試用《我國緩傾斜、傾斜煤層回采巷道圍巖穩(wěn)定性分類方案》后，經(jīng)過多年的應用和不斷的完善，發(fā)展成為包括緩傾斜、傾斜、急傾斜煤層及不同煤層厚度的回采巷道，煤層上、下山及其它煤巷，巖石巷道在內(nèi)的全部采準巷道圍巖穩(wěn)定性分類。煤巷圍巖的穩(wěn)定性分為5個類別：Ⅰ類非常穩(wěn)定，Ⅱ類穩(wěn)定，Ⅲ類中等穩(wěn)定，Ⅳ類不穩(wěn)定，Ⅴ類極不穩(wěn)定。在圍巖穩(wěn)定性分類的基礎上，結合已有的支護設計與實踐經(jīng)驗，提出了巷道錨桿支護基本形式與主要參數(shù)選擇的建議，如表1。
3.巷道圍巖松動圈分類及支護設計建議
根據(jù)巷道圍巖松動圈支護理論，現(xiàn)場圍巖松動圈測試，松動圈大小與巷道支護難易程度的關系，結合錨噴支護機理，將圍巖分為小松動圈穩(wěn)定圍巖（厚度小于400mm），中松動圈一般穩(wěn)定圍巖（厚度在400-1500mm之間），及大松動圈不穩(wěn)定圍巖（厚度大于1500mm）三大類，然后提出圍巖分類及相應的支護機理與方法，如表3。圍巖松動圈大小可通過現(xiàn)場實測獲得。測試方法有超聲波測井探測法、地質(zhì)雷達探測法、滲流法、地震聲學法等，其中超聲波測井探測法比較常用。
表1 巷道頂板錨桿基本支護形式與主要支護參數(shù)選擇
注：1. 巷幫錨桿支護形式與主要參數(shù)視地應力大小、巷幫煤巖體強度、節(jié)理狀況、護巷煤柱尺寸、巷道斷面與是否切割等，參照頂板錨桿確定；
2. 對于復合頂板、破碎圍巖、易風化、潮解、遇水膨脹圍巖，可考慮在基本支護形式基礎上增加錨索加固或注漿加固、封閉圍巖等措施；
3. 錨桿各構件強度應與相應錨固力匹配；
4. “頂板較完整”指節(jié)理、層理分級為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級；“頂板較破碎”指Ⅳ、Ⅴ級，如表2。
表2 巖層節(jié)理、層理發(fā)育程度分級
表3 巷道圍巖松動圈分類及支護建議
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