深部巷道失稳是现今煤矿开采过程中很常见的问题,现有的对深部巷道结构失稳的研究,多采用理论分析或数值模拟的方式,对于大模型物理试验特别是失稳全过程的研究相对较少,而工程实际的岩体结构受内部层理、节理的影响,具有明显的各向异性特征,关于深部巷道围岩的承载能力、变形规律等尚且缺乏系统深入的研究。本文以埋深为980-1020m的山东龙郓煤矿一采区南翼1305联络巷为工程背景,采用自主研制的试验系统进行物理模型试验,并结合数值模拟、理论分析等研究方法获得了深部不同锚固结构巷道失稳全过程演化规律,揭示了巷道失稳全过程多源物理信息响应特征,在此基础上进行支护方案的设计和应用,研究成果如下:(1)采用自主研发设计的“深部地下工程结构失稳全过程模拟试验系统”进行物理模型试验,结合数字照相、Test应变监测仪、电磁辐射监测仪、视电阻率采集系统等监测手段,得出了不同锚固结构巷道失稳全过程的位移场、应力场、电磁场、电阻率等的演化规律,揭示了巷道失稳全过程多源信息响应与围岩破裂演化的耦合关系。(2)采用离散元模拟软件UDEC对不同锚固结构巷道失稳进行数值模拟,得到了不同锚杆长度、锚杆间排距、预紧力巷道围岩应力场、位移场的演化规律,从细观的角度进一步定量揭示了锚杆索锚固机理。(3)对矩形巷道围岩应力进行理论分析,得到了解析解;对巷道围岩锚固结构变形破坏进行理论分析,得到了锚杆、锚杆索支护锚固体周边位移的减小量表达式;利用物元可拓方法对巷道失稳给出评价标准并对实际工程中的算例进行了计算和评估。(4)根据模型试验、数值模拟、理论分析的分析结果,结合课题组在工程现场的调研和现场实测,对巷道提出一种安全可靠经济的支护方式,并在工程现场进行了支护效果监测与验证。该论文有图60幅,表17个,参考文献114篇。