煤系地层是沉积岩形成的层状岩体，随着我国工业的快速发展对煤炭等基础能源的需求不断增大，在层状岩体中开挖巷道遇到的顶板控制问题越来越突出。拱形断面形式的巷道在力学上有着明显的优点，但是在层状岩体中开挖拱形巷道，由于岩层性质差异，受力不均匀，变形不协调，容易造成巷道拱肩处破坏。因此，研究层状岩体中拱形巷道拱肩处的变形和破坏的机理，选择合理的巷道断面形式并进行支护技术研究具有很重要的工程应用价值。论文分别把水平层状岩体及倾斜层状岩体中拱形巷道拱肩处的岩体简化成悬臂梁模型，通过理论分析、数值模拟、现场工业性试验相结合的方法对层状岩体中拱形巷道拱肩破坏机理、合理断面的选择以及支护技术做了深入的研究，主要的研究内容及其结论如下：（1）通过层状岩体中拱形巷道顶板受力状态的分析，结合国内外关于层状岩体顶板的研究现状，对煤巷层状岩体顶板的变形破坏特征进行了系统的归纳和总结。（2）将拱形巷道层状岩体简化成悬臂岩梁模型来分析，通过对三层相邻岩体之间受力状态分析，考虑岩层挠曲变形时层与层之间摩擦力的作用，迭代出了每一岩层所受上覆岩层对其压力的大小及其传递关系。推导出层状岩体中的水平应力计算公式，对每一岩层进行判断并求出破坏的具体位置。通过对禾草沟矿水平层状岩体及乌兰矿倾斜层状岩体中拱形巷道的实例计算分析，计算结果与现场实际情况相符，认为层状岩体中拱形巷道容易在拱肩处发生垮落破坏。（3）通过对层状岩体中拱形断面巷道以及矩形断面巷道的破坏机理分析，发现影响层状岩体中巷道稳定性的因素除了地应力、围岩的物理力学性质、围岩结构以外，巷道的断面形式是一个很大的影响因素。并提出了在水平层状岩体中选用平顶圆角矩形断面、在倾斜层状岩体中选用圆角梯形断面更有利于巷道的稳定性。（4）根据层状岩体中巷道围岩的变形破坏机理，进行了层状岩体中巷道的合理支护技术研究。以组合梁和加固拱支护机理确定巷道的支护参数。先确定巷道围岩变形（破坏）的范围大小、作用在锚杆杆体上的载荷大小。用锚杆成排支护组合作用时的承载能力来确定锚杆（索）的直径、长度以及安装密度等支护参数。在进行煤矿巷道支护参数设计时宜采用动态信息设计的方法，通过初步支护设计、巷道围岩稳定性监测、支护效果评价、支护参数优化、巷道掘进支护的流程，提出一整套适合于层状岩体中巷道支护参数的设计方法。（5）本文以延安禾草沟煤矿5#回风大巷（水平层状岩体）及乌兰煤矿5249运输顺槽（倾斜层状岩体）为工程实例，采用数值模拟方法验证了本文提出的层状岩体中巷道断面的选择及支护技术的合理性。