锚索支护作为一种高效支护方式广泛应用于巷道支护领域。随着煤矿开采由浅部转向深部，巷道围岩矿压显现剧烈，呈现大变形特征，使得锚索拉伸、剪切、扭转等复合损伤加剧，引发锚索抽丝破断弹射伤人事故，严重影响矿井的安全生产，因此锚索抽丝破断弹射防护是亟待解决的问题。 

针对锚索抽丝破断弹射问题，国内学者分别从锚索破断内因外因、锚索力学性能与损伤、预防锚索破断措施等方面做了大量的工作与研究。在围岩变形致锚索损伤破断方面，贺梦奇建立了拉-剪复合破断效应的注浆锚索模型，注浆锚索可提升围岩承载能力，锚索受拉剪作用，呈现剪切屈服。高明仕等针对冲击地压问题，研究了动载应力波传播与巷道围岩、锚杆索支护联系，提出全锚固梯次让压支护技术，该技术工业应用效果良好。刘学生等推导了倾斜锚杆内力与内力矩分布表达式，提出了危险断面最大相当应力为破断力学判据，得到了不同加强支护时机围岩变形破坏规律。王傲等建立了在扭转、剪切、拉伸复合作用下，锚杆受力模型，获得了高预紧力锚杆破断力学机理，提出了防止高预紧力锚杆破断相关措施。邓亮通过现场调研与理论分析，认为锚尾破断主要是受钢带剪切作用，锚索索体破断主要是受顶板离层变形与顶板分层错动弯矩作用，得到了弹性状态下复合顶板沿空巷道离层值与锚索受拉成正比关系。付玉凯等研究得到冲击载荷条件下，巷道围岩变形破坏机制与高冲击韧性锚杆(索)防冲机理，现场应用效果好。李桂臣等根据弹塑性理论，推导了锚索锚固剂与围岩间剪切应力分布数学解析式，研发了新型高强锚索束并成功应用。在锚索力学性能与损伤方面，吴拥政等通过锚杆杆体微观试验研究，得到锚杆断裂的内因是锚杆材质与加工缺陷，锚杆破断外因是工作环境、应力腐蚀及复杂受力状态，并相应提出减少锚杆破断几率的方法。刘少伟等采用理论分析与实验室试验，研究了锚索捻距参数与拉伸时锚索几何变形特征、极限拉伸载荷、最大锚固力关系。杨仁树等建立了一套锚索双剪试验系统，分别从砂浆试块强度、锚固方式、预应力等方面对锚索剪切力学特性进行了试验研究。马念杰等通过材料力学理论，获得了锚杆尾部受到偏心载荷作用导致锚尾破断，提出一种新型粗尾锚杆，可防止锚尾破断。杨博通过试验、力学分析、数值模拟等方法，获得锚杆拉剪破断时轴力系数与剪力系数相关计算式及巷道渐进失效机理，并提出了5条锚杆破断控制对策。谷恺等给出了锚索破断的弹射公式与保护方案。宋卫华等通过现场取样，实验室拉伸试验，研究了不同腐蚀程度锚索的损伤特性及破坏特征。李富民等通过实验室试验模拟硫酸盐对锚索腐蚀作用，得到锚索锚固性能退化规律，即锚索设计强度与极限强度随腐蚀程度增大而减小。何思民等等根据损伤理论基本原理，定义岩体剪切损伤变量与受拉浆体材料损伤变量，确立了损伤演化方程，方程适用于高应力状态锚索，通过材料损伤的修正剪切滞模型，研究了锚索侧向阻力分布与荷载−位移特性。王小伟等通过实验室试验系统研究了在pH和O₂共同作用下，锚杆不同时段的腐蚀特征与损伤特性。李青峰等采用数值模拟与实验室试验相结合的研究方法，对树脂锚杆渐进式损伤特性与弹性波无损检测技术进行了研究。张雄等通过接触面特性，建立了钢绞线系统的损伤软化精细有限元模型，研究了接触面力学损伤软化规律与锚固段力学变化过程。在预防锚索破断措施方面，吴钔钛分析了锚索锚杆在静力条件与动静载叠加条件下，不同支护方案对应的围岩与支护结构响应情况，得到锚索杆协同支护可对围岩进行有效控制。牛奋蹄等提出通过提高锚索预紧力提升岩层刚度，通过调整锚索安装角度控制顶板岩层各层面剪应力峰值，从而提高锚索抗剪能力，但是锚索预紧力过高与让压变形量不足也是导致锚索丝拉伸破断的重要因素。王琦等自主研发了高预紧力恒阻吸能锚杆，并开展了静力拉伸与动力冲击试验，各项性能均优于传统锚杆。马念杰等验证了接长锚杆支护技术可行性，顶板可接长锚杆支护系统后期的稳定性与支护强度均大于顶板锚索支护系统，该技术适应围岩变形，可有效防止锚索破断导致的巷道冒顶。单仁亮等提出锚索与C型钢管组合结构，不仅增加了整个支护系统的抗剪强度，同时提高了锚索的抗拔能力，在巷道周围形成有效的围岩承载圈，实现巷道围岩稳定。

上述研究主要针对特定工程背景下，巷道锚索、锚杆破断机理与相关技术，以及含有经验常数的整根锚索断裂弹射相关理论推导，对锚索丝破断弹射能量状态、相关防护装置的防护机理研究较少。基于此，笔者从锚索系统能量耗散的角度出发，以锚索丝轴向承载−破断能量聚散演化与吸能防护装置为研究主体，运用锚索丝拉伸力学试验，研究锚索丝应变能密度与破断弹射初速度以及防护装置吸能防护机理，对巷道锚索支护设计与安全防护具有指导意义。

针对深部高应力巷道顶板锚索在拉伸、剪切、扭转等复合作用下，积聚应变能瞬间释放，引发锚索抽丝破断弹射事故，严重影响煤矿安全生产。以张集矿1421(3)锚索支护巷道为工程背景，运用理论分析、数值模拟、实验室试验相结合的研究方法，揭示锚索–围岩能量孕育演化机制与锚索防护装置吸能防护机理。结果表明：由锚索丝单轴拉伸试验与全量本构模型得到锚索丝破断应变能密度为55 MJ/m³，锚索丝破断弹射释放能量与锚索丝破断长度、轴力、直径呈正相关。根据数值模拟，锚索距顶板0.6 m处剪切应力集中，易发生锚索抽丝破断弹射，长度0.8 m锚索丝弹射初速度为102 m/s。通过仿真模拟结合强度理论，原方案锚索吸能防护装置冲击荷载极限为20 m/s，增加锚索防护装置底座护壁使冲击荷载极限提升至200 m/s，有效解决锚索丝冲击防护装置偏转失效问题。基于锚索防护装置静态拉伸试验与自由落体冲击试验对数值模拟结果进行可靠性验证，获得防护装置最大吸能阈值为1 189 J；无护壁防护装置弹簧底座在冲击力作用下产生侧向偏移，弹簧底部剪切破坏；增加弹簧底座护壁，可有效约束底座偏移，充分发挥弹簧拉伸吸能特性，防止弹簧剪切损伤后失效，试验结果与数值模拟结果相符。研究成果为同规格锚索巷道支护设计、锚索抽丝破断弹射与防护提供借鉴。