我国煤矿开采逐步向深部转移,深部环境除表现出较大的外荷载作用外,还存在高地温、湿度上升和各项灾害环境如盐害地下水侵蚀环境。在深部巷道锚喷支护工艺中,混凝土喷层受到高地温、侵蚀性环境因素的影响,造成喷层耐久性下降,影响喷层支护和封闭效果的发挥。针对该问题,本文通过理论研究、实验测定、模拟分析等方法,研究深部环境下喷射混凝土喷层劣化规律,并提出提高深井环境下混凝土喷层耐久性设计方案。选择深部矿井典型环境因素,设计并进行喷射混凝土碳化实验。结果表明水灰比是影响混凝土碳化主要材料因素,温度是促进喷射混凝土碳化的主要环境因素。碳化后混凝土28d抗压强度是未碳化试件的1.1～1.2倍左右,但喷层碳化引起喷层碱度降低,不利于混凝土对锚杆(网)的封闭保护作用,因此以引入减水剂的方式控制碳化过程,结果认为减水剂能够改善混凝土喷层碳化深度。其微观机理是减水剂使混凝土内部大孔比例明显降低,提升了试件的密实程度。设计并进行喷射混凝土硫酸盐侵蚀实验,结果表明混凝土的质量变化随侵蚀龄期的增加呈先增大后减小的趋势,质量损失率在28d至42d间趋于稳定。对喷射混凝土损伤度测定结果表明损伤度在早龄期下变化不明显,在42d龄期左右趋于稳定,超过56d后损伤度呈不可逆增长。通过掺入钢纤维研究混凝土硫酸盐层侵蚀改善特性,结果表明钢纤维对混凝土损伤具有明显改善作用。计算了锚喷支护条件下混凝土喷层厚度的合理区间,并选取了 3个不同喷厚值进行混凝土喷层在深井高地应力环境下的承载特性模拟。结果表明在此深部巷道条件一次喷射厚度70mm时,塑性区范围减小,喷层受压与拱顶位移沉降量也有下降,考虑到喷厚对锚喷承载的保护层特性,认为选择70mm喷厚更为合理。以优化后的配合比和合理的喷厚指导现场应用,并对喷层进行现场取样,在实验条件下对喷层试件的28d抗压强度和巷道拱顶、两帮移进量进行实测,结果显示,试件的28d抗压强度符合要求,拱顶和两帮收敛量符合要求,表明优化后的喷层强度发展和支护特性较好,能够满足试验巷道的支护要求。