目前,随着矿井开采深度的不断增加,巷道及工作面将位于高强度原岩应力场和强开采的环境之中,构造应力大且岩体工程特性较差增大了开采作业难度和技术要求。正龙煤业城郊煤矿采用立井多水平开拓,近年来矿井开采水平逐渐由浅部一水平向深部二水平过渡,主采煤层埋深超过800m。随着采深的逐步增加,围岩损伤及破坏越来越严重,矿压显现表现出强烈的冒顶、底鼓、煤岩片帮、支架破坏、煤和瓦斯突出等灾变现象,现有支护难以维持巷道的正常使用。在本文中,现场实测、数值模拟等研究得到了城郊煤矿深部水平原岩应力场的分布规律、巷道矿压显现规律随工作面开采时的动态响应特征;给出了深部巷道损伤变量的定义,研究分析了采掘活动对巷道围岩损伤的影响机制,分析得到了围岩松动圈、巷道损伤和巷道变形之间的关系;研究得到了城郊煤矿深部水平巷道支护及切顶卸压沿空留巷技术,现场应用效果良好。论文主要研究了如下内容:1.城郊煤矿深部原岩应力场的分布规律及巷道矿山压力的动态响应特征采用应力解除法对城郊煤矿二水平深部巷道进行了原岩应力的测量,并将现场测试结果与周边其他地区进行了对比。结果显示进入深部开采后的城郊煤矿属于高强度原岩应力环境,这对城郊煤矿深部巷道围岩稳定性的影响极大。采用理论计算及数值模拟的方法对21304工作面原岩应力场的分布特征进行了反演,理论计算结果和数值模拟结果与现场监测结果较吻合。以二水平西翼轨道大巷和21305轨道顺槽巷道为工程背景,分别对开拓巷道和采准巷道的矿山压力进行了现场监测。监测结果显示,开拓巷道和采准巷道的围岩变形、顶板离层和锚杆载荷随工作面开采时的动态响应比较剧烈,原有的支护方式不能维持巷道的正常使用,并且采准巷道的矿压显现比开拓巷道更剧烈。2.采掘活动对巷道围岩损伤的影响机制通过煤层钻孔摄像的方法对巷道掘进和开采过程中围岩的松动圈范围进行了探测与分析,结果表明:巷道掘进和开采使围岩产生了不同程度的损伤,围岩处于不稳定状态。给出了巷道围岩损伤变量的定义,推导了破碎区及塑性区范围的理论计算公式,在此基础上分析了均匀围压和非均匀围压条件下巷道围岩损伤变量的变化情况。研究了围岩损伤对巷道矿压显现规律的影响机制,分析了围岩松动圈范围及损伤变量与巷道变形之间的关系。随着松动圈范围的增加,巷道的变形量和顶板离层量均不断增加,因此可根据松动圈范围预测围岩表面位移的大小,这为巷道掘进和工作面开采条件下围岩的稳定性研究提供了参考依据。采准巷道的损伤程度大于开拓巷道,随着损伤变量的增加,巷道的变形量和顶板离层量均呈逐渐增加的趋势,这为新支护方案的提出奠定了理论基础。3.深部巷道围岩支护方式及效果评价根据现场监测中二水平西翼轨道大巷位移和应力分布中存在的问题,提出了三套新支护方案,这三套方案均使得开拓巷道的顶底板移近量和两帮收敛量发生不同程度的减少,其中方案二的现场应用效果良好。根据现场监测中21305轨道顺槽巷道位移和应力分布中存在的问题,提出了五套新支护方案,这五套方案均使得采准巷道的顶底板移近量和两帮收敛量有所减小。其中方案四的现场应用效果良好。对比分析采用新支护方案后开拓巷道和采准巷道的变形量和顶板离层量发现,由于开采扰动等因素的影响,采用新支护方案后采准巷道的变形量和顶板离层量依然大于开拓巷道。4.切顶卸压沿空留巷无煤柱开采技术在深部巷道中的应用切顶卸压无煤柱自成巷110工法将巷道由被动“支”变为主动的“切”与“支”,通过利用矿压和围岩运动,切断了顶板的应力传递,改变了顶板岩层之间的传力结构,使新形成的巷道处于矿山压力的卸压区,能够有效地改善巷道围岩应力集中的问题,解除高原岩应力环境对围岩稳定性的威胁,使得巷道变形量减小,降低围岩控制的难度。本文通过实施切顶卸压沿空留巷110工法开采技术改进了城郊煤矿二水平深部巷道围岩支护方式,将实施1 10工法的现场监测结果与实施新支护方案的现场监测结果进行对比,发现110工法在深部巷道中的应用效果良好,能够显著的降低巷道的变形量,提高围岩的稳定性。