随着浅部资源的枯竭以及能源需求的快速增长,巷道开采的深度不断增加,在高地应力、开采扰动大的的深部工程中,巷道围岩易发生变形破坏。巷道支护结构的稳定是煤矿安全生产的前提。为了保持巷道稳定,大多采用喷射混凝土进行支护;但是普通喷射混凝土韧性差,易发生脆性破坏,影响施工作业安全。本文以“纤维间距理论”与“复合材料理论”为基础,进行聚合物复合纤维喷射混凝土力学性能试验;为更好地指导现场工程运用,采用实地水泥,粗、细骨料及喷射混凝土配合比制作试块;通过正交试验和单因素变量试验研究聚合物复合纤维喷射混凝土的基本力学性能,选取外加剂的最佳掺量;借助电镜扫描（SEM）与CT扫描技术对纤维与聚合物乳液的增韧、阻裂机理进行论述与分析;利用FLAC3D数值模拟软件对普通喷射混凝土支护与最佳配合比的玄武岩纤维增强聚合物改性喷射混凝土（Basalt Fiber Reinforced Polymer Modified Shotcrete,BFRPMS）支护进行模拟对比分析;最后,以数值模拟为参考,选取最优配合比进行现场工业性试验。得出以下主要结论:（1）正交试验极差分析表明:随着聚合物添加量及纤维体积掺量的增加,BFR（P）MS韧性均呈现先递增后递减的趋势。最佳配比为:聚合物添加量为水泥重量的3%、纤维体积掺量为混凝土总体积的0.3%、水灰比为0.4、减水剂掺量为水泥重量的4‰。（2）单因素试验表明:只改变玄武岩纤维（BF）的体积掺量,其它变量保持不变时,BFRPMS的折压比随BF的掺量增加呈现先增大后减小的趋势,BF的最佳体积掺量为0.2%。（3）通过CT扫描技术、数字图像处理技术（DIP）与SEM微观扫描相结合探究BF分布与BFRPMS力学行为响应关系,建立BFRPMS微观结构与宏观性能响应机制。数字图像处理技术表明:不同纤维体积掺量的BFRPMS力学性能的差异主要与纤维含量及纤维分布有关,在较小程度上与他们的接触率有关;SEM表明:在纤维表面,附着一层聚合物薄膜,纤维与聚合物协同作用,可以充分发挥其增强增韧的作用。纤维取向、分布、接触点及聚合物的成膜作用影响BFRPMS的基本力学性能。（4）采用FLAC3D软件对最佳配比下的BFRPMS支护与普通喷射混凝土支护进行模拟对比分析。综合比较塑性区范围、围岩应力及位移、喷层应力及位移。数值模拟表明:采用BFRPMS支护,塑性区范围、围岩应力及位移、喷层的应力及位移都在减小,优于普通喷射混凝土。（5）以FLAC3D数值模拟结果为参考依据,采用最佳配合比的BFRPMS进行现场工业性试验,对巷道收敛数据进行监测、分析,验证BFRPMS的实际支护效果。试验表明:采用BFRPMS支护,回弹率明显降低,两帮收敛量明显低于普通喷射混凝土,表面光滑,虽有变形但未开裂。图67幅,表18个,参考文献76篇。