近距离多煤层开采是煤矿生产中不可避免的,而采空区下沿空巷道围岩稳定性是下部煤层安全生产需要解决的关键问题。论文以南屯煤矿93 下06工作面轨道顺槽为研究背景,针对其围岩大变形稳定性控制难题,采用现场工程调研、室内实验、理论分析、数值模拟及工程应用等方法,对多煤层开采煤柱效应及采空区下沿空巷道稳定性控制对策开展系统研究。主要结论为:(1)通过对93下06工作面轨道顺槽的地质条件和开采条件的详细分析,明确该巷道属于近距离多煤层采空区下沿空巷道,总结了巷道的变形破坏特征及主要影响因素,指出了现有支护不能满足巷道稳定性控制需求,需研发更为合理有效的采空区下沿空巷道稳定性控制对策。(2)理论分析了上部煤层开采后覆岩非充分垮落和充分垮落时的围岩载荷分布规律,建立了两种覆岩垮落状态的煤柱下底板岩层受力力学模型,分别推导了底板为单层均一岩层和分层横向各向同性岩层时的应力计算公式,并结合数值模拟研究了两种覆岩垮落状态时煤柱下底板岩层应力分布规律,得出覆岩非充分垮落时应力集中程度过大,与工程实际不符,而充分垮落时的模型更贴合实际,采用数值模拟分析了采空区高度、水平侧压系数和煤柱宽度对底板岩层应力分布的影响规律,研究得出采空区高度和煤柱宽度对底板岩层应力分布影响程度较大,侧压系数对水平应力分布影响程度较大,而这三个因素对剪应力的影响程度均较小;下部煤层围岩稳定性受上部采空区残留煤柱效应影响较大。(3)开展了多煤层开采及采空区下沿空巷道变形破坏过程的二维物理模型实验,获得了上下煤层工作面及沿空巷道开挖过程中的巷道围岩位移、应力及温度场演化规律,综合分析得出3 下煤顶底板岩层在未开挖前就受到3上煤回采过程中的多次应力集中、释放等加卸载过程,损伤破坏严重,再加上3 下煤工作面的开挖及巷道掘进的采动影响,贯通了 3上煤原已稳定的采空区,加剧了巷道围岩的变形破坏;围岩的表面红外温度变化能够与其位移、应力变化相呼应,温度变化可反映围岩的变形力学特征,上下煤层多次采动造成围岩应力集中,引起了围岩中裂隙的发育和扩展,是造成巷道附近围岩温度降低的主要原因,而温度降低的范围能够表征巷道围岩位移变形的范围。(4)建立了多煤层及多工作面开采的三维数值计算模型,得到了 3上煤工作面开采过程中巷道围岩的应力演化规律和3 下煤工作面及巷道掘进过程中的应力分布和变形规律,结合物理模型实验结果对比分析确定了沿空巷道围岩应力分布受上下煤层工作面及巷道开挖的影响情况,明确沿空巷道变形破坏的关键部位为沿空巷帮和顶板;揭示了采空区下沿空巷道的变形破坏机制,即高自重应力、水平构造应力和多次采动应力相互叠加产生剧烈的应力集中,再加上传统支护材料间及支护结构与围岩受力不协调,变形不协同,造成了围岩的大变形破坏。(5)采空区下沿空巷道围岩稳定性控制主要措施为合理的沿空巷道布置位置、合理的沿空巷道煤柱留设宽度、合理的巷道支护方式及关键部位的有效控制;通过分析支护与围岩的相互作用过程,揭示了普通-恒阻大变形耦合支护的机理,推导了恒阻锚杆(索)设计极限变形量和恒阻值的计算公式;提出了 2种普通-恒阻耦合支护设计方案,并采用数值模拟对比分析巷道掘进及工作面回采期间的围岩应力及变形演化规律,确定了采空区下沿空巷道的最优支护方案和支护参数。(6)基于上述研究,提出了适用于南屯煤矿93 下06工作面沿空巷道的普通-恒阻锚杆/索耦合控制对策,并进行现场工程应用,对巷道围岩变形、锚杆/索受力及超前支护等矿压显现监测数据综合分析,结合工程应用效果验证了普通-恒阻大变形耦合控制对策在采空区下沿空巷道的成功应用,研究成果可为类似条件下的多煤层开采采空区下沿空巷道围岩稳定性控制提供借鉴。