由于煤矿巷道埋深较大时,其所处区域的地质环境复杂,且存在明显的地应力,巷道极易发生底鼓破坏,解决巷道底鼓问题是保证煤炭地下开采安全和高效的关键。本文依托国家自然科学基金项目（51804113、52074116）,采用极限分析上限法,构建了考虑底鼓的巷道破坏模式,并将地应力作为附加荷载引入到计算中,推导了巷道极限围岩压力的解析表达式。以该破坏模式为基础,引入非线性Hoek-Brown破坏准则,研究了主要参数对巷道极限围岩压力以及潜在破坏面的影响规律。根据可靠度理论,考虑参数的随机性和离散型,建立了巷道结构体系的可靠度模型,利用响应面法、宽界限法和窄界限法求解了失效概率和可靠指标。并引进容许失效概率以及目标可靠指标,得到了随机变量参数不同均值及变异系数下巷道支护设计所需的合理安全系数范围和合理支护力范围,为今后类似巷道的设计和施工提供了参考依据。本文主要完成工作如下:（1）建立了由“向下滑落的楔形塌落体+侧边的四边形刚体滑块+底部的三角形块体”构成的考虑底鼓的巷道破坏模式,根据虚功率原理推导了极限围岩压力的表达式。并利用数值模拟方法对破坏模式进行验证,结果表明本文构建的破坏模式是合理的。（2）采用本文构建的考虑底鼓的巷道破坏模式,基于非线性Hoek-Brown破坏准则分析了典型影响参数下巷道极限围岩压力以及潜在破坏面的变化规律。（3）根据可靠度理论,分别建立了巷道结构体系的单一失效模式、多失效模式可靠度模型,并利用响应面法、宽界限法和窄界限法求解失效概率和可靠指标,对比分析了不同可靠度模型及可靠度方法的优缺点。（4）基于多失效模式相关的窄界限法,分析了随机变量参数不同均值及变异系数对可靠度的影响,并在引进容许失效概率以及目标可靠指标的情况下,得到了巷道支护设计所需的合理安全系数范围和合理支护力范围。（5）结合煤矿巷道实际工程,将理论计算结果分别与实测数据以及数值模拟结果对比,既证明了本文破坏模式的合理性以及计算方法的可行性,也证明了本文理论计算结果的经济性。