本文以国家自然科学基金“深部大变形巷道围岩破坏与稳定性控制研究”项目为依托,在充分分析深部巷道塑性区影响因素,研究塑性区恶性扩展过程及其控制的基础上,提出了“锚网索喷+局部注浆加强”的支护方案并在该类巷道实施,该方案的应用在现场取得了良好的支护效果。根据弹性力学、弹塑性力学、矿山压力等理论,分析了深部岩体应力分布规律并分段拟合了相关计算公式,建立了力学计算模型,推导了圆形巷道塑性区范围公式、计算并得出了圆形巷道在不同侧压系数下的塑性区形态。研究认为,深部巷道围岩产生大变形、松动破坏和支护失效的直接原因是围岩塑性区的恶性扩展。塑性区的几何形态、尺寸范围决定了巷道破坏的形式与程度。深部巷道围岩塑性区与深部地应力分布规律及巷道围岩力学性质有着密切关系。运用FLAC3D数值模拟软件建立了深部巷道数值模拟计算模型,采用单一因素分析法,高仿真模拟计算了不同几何断面、非均匀应力场、采动应力场、不同巷道断面尺寸、不同围岩强度和不同中间主应力条件下的塑性区形态,认为非均匀应力场与采动应力场同时影响塑性区形态和范围,而断面尺寸、围岩强度及中间主应力对塑性区范围影响明显。同时模拟计算了深部巷道塑性区恶性扩展过程,绘制了塑性区恶性扩展全程曲线。通过对塑性区恶性扩展理论分析与FLAC3D数值模拟,可以将塑性区恶性扩展大致划分为5个阶段,即塑性点的出现、塑性环的形成、塑性环局部畸变、塑性区非均匀扩展、塑性区恶性扩展等。认为塑性点阶段的短暂性决定了其不具有可控性、塑性区高速扩展阶段的大范围破坏性决定了其不具有控制意义。而其它各阶段存在着充分的施工空间,这就意味着通过人为干预可以阻止或延迟塑性区恶性扩展。塑性区最佳控制时期是塑性环与塑性环畸变阶段,避免超过非均匀扩展阶段。塑性区支护控制中塑性区范围与锚固深度存在匹配关系,锚固深度位于塑性区内控制性最差,锚固深度位于塑性区边界线次之,最佳匹配关系是锚固深度超出塑性区边界线一定范围。另外,通过分析认为局部支护加强是控制塑性区恶性扩张的有效手段。提出提出了“锚网索喷+局部注浆加强”的支护形式。将“锚网索喷+局部注浆加强”的支护应用于工程实践,通过对巷道表面位移及深部裂隙发育进行监测和分析可得:实验段巷道段测点处围岩的变形量相对较小,且趋于稳定;围岩裂隙大致均匀分布,由此可以推断,其塑性区为基本均匀分布,这明显区别于原支护方案巷道段大变形不稳定情形;在实验段巷道内严重底鼓情形明显得到良好控制且保持稳定;实验巷道表面围岩的变形是由1.0m内的浅部围岩变形造成的,深部围岩轻微扰动。以上都充分说明“锚网索喷+局部注浆加强”在现场取得了很好的支护效果,达到了长期控制曲江矿东大巷延伸段围岩稳定的目的。