在煤矿中由于深部开采或高强开采引起的高应力集中使得巷道变形日益严重,动力灾变事故显现频率不断增加。巷道围岩破坏的本质是外力对其做功超过其储能极限后剩余能量释放的结果,仅通过应力对巷道围岩的变形破坏进行分析和支护,对于动力灾变事故的防治具有明显的局限性。因此,本论文基于巷道围岩能量演化的角度,通过理论分析、数值计算、试验研究、现场工业性试验,对巷道在掘进和回采过程中围岩稳定性进行分析,并提出高强吸能支护理论和技术。主要结论如下所述:(1)基于弹性力学和能量守恒定律,利用高斯散度定律建立了巷道掘进和回采过程中围岩能量输入、积聚、耗散、释放密度的演化模型;给出了不同断面形状的巷道围岩能量分布和演化的求解方法及算例。针对煤矿井下复杂的地质和应力条件,利用建立的能量演化模型结合数值模拟,分析了巷道埋深、侧压系数、围岩强度、巷道长径比、掘进和回采速度等因素对围岩能量演化的影响。(2)根据巷道围岩能量演化的特点,提出高强吸能支护理论,其内涵为围岩支护不仅需要考虑以高强阻力来抵抗围岩变形,同时需要减少围岩内部能量积聚、吸收围岩能量释放;研发了实现该理论的高强吸能支护材料,包括高强吸能锚杆和高强吸能单体支柱。(3)采用理论分析和实验室试验的方法对高强吸能锚杆的结构、原理、工作机制等进行了深入研究,得到了其稳定工作阻力、支护距离、吸能能力等力学特性。通过研究证明了所研发的高强吸能支护材料具有高强度、高刚度、高吸能性能、适应性强的特征。(4)根据高强吸能锚杆和支柱的力学特性曲线,建立了支护单元的数值计算模型;结合能量演化模型,研究了巷道在回采和掘进中高强吸能支护系统与围岩的协调变形机制,分析了变形破坏以及能量演化的作用,得到了巷道围岩的变形破坏及能量演化特征。(5)利用高强吸能支护技术结合大断面切眼开掘特点,提出了大断面切眼的“等效巷宽”支护理念,并在某矿大断面切眼进行工业性试验。结果表明:高强吸能支护系统不仅能够控制大断面开切眼先掘部分围岩的变形,同时能够减弱先掘部分围岩内的能量积聚,吸收围岩的能量释放,证明高强吸能支护技术对控制围岩变形和抵抗动压有良好的效果。总结应用结果,给出了大断面巷道“等效巷宽”支护的设计流程。该论文有图95幅,表15个,参考文献205篇。