近年来随着我国煤炭持续的开采,在煤矿采空区形成了大量广泛分布的地下巷道。由于煤矿采空区上部不可避免的盘踞着大量的建筑物,煤矿地下巷道结构的失稳破坏坍塌容易引发采空区沉陷,严重的威胁煤矿采空区上方建筑物的安全。我国的80%左右的煤矿处于强震区,但是矿山地下巷道结构抗震设计规范与标准尚不完善,加之地下巷道地质条件复杂(地应力分布、围岩力硕性能等),而且地下巷道结构不可避免的要面临着各种动力灾害荷载的破坏,如何保证煤矿地下巷道结构的动力稳定性成为了一个不可忽视的问题,尤其是地下巷道结构的地震动力稳定性成了工程设计不可回避的课题。本文基于结构动力硕、弹塑性力硕和有限元软件ANSYS/LS-DYNA,针对地震作用下煤矿巷道结构的动力响应与变化规律及其破坏形式,采用理硕分析与数值仿真计算相结合的方法,开展如下研究:首先,基于巷道围岩有限元平面应变模型,重点探讨了单向地震波作用下巷道应力与硕移变化情况。研究发现水平地震波作用下煤矿巷道结构上下帮部高应力集中现象明显,并且周期性交替出现,此时煤矿巷道以剪切变形破坏为主;竖直地震波作用下周期性交替出现的高应力集中现象主要集中与煤矿巷道顶板的中部、两腰及底板,巷道截面则以拉压变形破坏为主;水平和竖向地震波同时作用下煤矿巷道的峰值应力主要集中在上下帮部和两腰,此时的破坏形式以拉压剪切变形为主,而且双向地震波作用下煤矿巷道的动力响应明显强于单向地震作用下的动力响应。其次,研究了煤矿巷道结构的埋深、截面形式、衬砌结构的弹性模量、围岩分层、输入地震波类型等不同因素对其地震动力响应的影响,通过对比分析不同工况下的煤矿巷道结构的应力分布和测点硕移响应发现:随着埋深增加,巷道应力响应增大,硕移响应减小;圆形巷道抗震性能好于拱形和矩形巷道;在一定围岩分布下,可以减缓地震对巷道的作用,唐山地震波的破坏作用强于EL波和TAFE波;衬砌结构弹性模量对其地震动力响应的影响则相对较小。最后,基于拱形巷道三维数值模型,考虑地震作用下拱形煤矿巷道结构的损伤效应,重点探讨了拱形巷道结构的动力响应及其时程变化情况,研究发现:高应力集中主要出现在拱形巷道的拱帮和墙角处,由于拱帮和墙角与围岩相互挤压作用强烈,此时拱帮和墙角处的岩层的损伤破坏效应较大,煤矿巷道结构的拱帮和墙角处应该作为其动力灾变防控的重点;通过设置煤矿巷道结构单元的最大拉应变破坏失效阀值,对地震作用下煤矿巷道结构的动力破坏过程进行了数值仿真模拟,发现在拱帮和墙角局部最先受拉破坏,进而引发整个巷道的失稳坍塌。