目前,我国薄与极薄煤层资源赋存丰富,其中84.2%的矿区均有薄煤层存在,特别是在西南地区广泛分布。近些年来,随着开采强度增加,许多矿井的厚及中厚煤层的开采储量正日趋减少,为了保证各区域矿井生产能力的均衡和延长矿井服务年限,提高资源采出率,最大化利用资源,薄煤层高效开采已成为当前急需解决的关键问题。因此,重视薄煤层开采对于推动我国煤炭工业发展具有重要意义。一般地,煤矿赋存的地质环境比较复杂,煤岩体巷道开挖过程中往往造成不均匀大变形破坏。本文基于南方典型薄煤层开采煤岩体巷道所面临的支护与稳定问题,利用现场监测、岩石力学试验、理论分析以及现场应用实践相结合的研究方法,系统研究了薄煤层巷道不均匀变形破裂扩展演化规律及围岩支护控制要点,形成以下几方面成果:(1)根据现场调研,分析了薄煤层巷道受应力扰动下围岩裂隙结构发育特征,探讨煤岩体巷道不均匀变形破坏机理,以及通过水化试验分析了典型煤岩体不均匀变形特征的本质。(2)借助试验和理论分析,建立了贯穿倾斜煤岩组合体裂隙结构面锚杆抗力模型,比较了锚杆抗力的主要因素影响,分析了“锚杆+煤岩体”锚固体系统的锚杆最优锚固角的选取,并进行了试验验证。结果表明:建立的锚杆理论模型与试验结果有较好的一致性。(3)对煤岩组合体、松散煤岩组合体、含倾角煤岩组合体和“锚杆+煤岩”锚固组合体等进行了一系列力学试验,探讨了各类条件下试样破坏全过程破坏特征;分析了岩石差异造成的非线性破坏本质。(4)对锚杆贯穿倾斜煤岩组合体环向应变特征和红外热像规律进行了试验研究,发现煤岩组合体试件在加载破坏的过程中,二者整体协调变形较差,即组合体试件非线性、非均匀破坏。通过红外热像规律建立了煤岩组合体系统破坏过程的温度突变系数。(5)基于百色矿区薄煤层不均匀变形规律,提出了煤岩体巷道稳定控制原则。综合考虑煤岩体巷道煤体与岩体层间发生滑移,以及法向应力和层界面表面特征、层间充填物质的性质、充填厚度等对煤岩层界面剪切强度的影响。最终对类比试验巷道地质环境,将优化方案进行现场工业性试验,并实时动态监测巷道围岩收敛变形与支护锚杆受力情况,结合监测数据结果,验证并评价支护效果。