本文以山脚树矿21156工作面为工程背景，针对21156回风巷在开挖后产生较大变形的情况，通过理论分析、数值模拟、现场测试相结合的研究方法，对近距离煤层群沿空掘巷煤柱的稳固机理做了系统的研究，取得了以下研究成果：（1）通过对沿空掘巷煤柱应力分布的分析，建立了煤柱的力学模型，采用极限平衡理论，计算并推导出了沿空煤体边缘的屈服区宽度计算公式，并根据巷道围岩塑性区宽度计算公式得出了合理煤柱宽度的理论计算公式。（2）在分析近距离煤层群煤柱的基本特征后，采用数值模拟和理论分析的方法，从巷道围岩性质、上下煤层的开采、上区段工作面开采的影响以及采高四个方面分析了其对煤柱的影响。结果表明：当巷道围岩较硬时（包括顶板、煤柱、底板），煤柱边缘的变形较小，煤柱内部的核区较大，对于煤柱的稳定有积极的作用；上下煤层的开采对其底板和上覆岩层有较大的影响，破坏底板和上覆岩层的完整性，降低这些岩层的承载能力；当上区段工作面开采速度较快时，使得煤柱上覆老顶关键块B块的侧向跨度较大，在老顶给定变形的情况下，对下覆岩层的位移荷载更大；随着开采高度的增大，煤体边缘的应力集中远离采空区，同时煤柱的承载能力降低。（3）通过理论分析和数值研究，选择采用锚杆—锚索耦合支护技术对巷道进行支护。深入分析了耦合支护的原理，并采用数值模拟的方法对二次支护的时机进行了深入的分析，当二次支护在巷道围岩变形速度的拐点处施工时可以有效的改善支护效果。（4）最后根据山脚树矿21156工作面回风巷道的工程地质特点，依据耦合支护的设计思想对巷道的支护参数进行合理优化并进行现场试验，研究成果成功应用于该回风巷道。论文获得国家自然科学基金（51174086；51274096）的支持与帮助。