复合顶板煤巷顶板极易离层、下沉,而两帮为强度小的煤体,在上覆岩层载荷作用下,两帮围岩破坏范围大,相当于极大地增加了复合顶板的宽度,支护极为困难,因此,针对复合顶板煤巷支护难题,结合小屯矿生产地质条件,综合运用理论分析、数值模拟、工业试验等方法,系统研究了复合顶板煤巷围岩稳定机理与控制技术。(1)基于临界压力的概念,采用非线性M-C准则,推导出煤帮与顶底板滑移面主要强度参数的计算公式。并探讨了滑移面强度参数对复合顶板挠曲变形的影响规律:随着滑移面内摩擦角的增大,复合顶板的挠曲变形不断减小且减小幅度越来越小,滑移面内聚力也具有类似的影响规律。(2)基于无限长板理论,推导出复合顶板各分层挠度、离层的表达式,探讨了复合顶板煤巷宽度、上覆岩层载荷,弹性模量以及滑移面强度参数等因素对复合顶板稳定性的影响规律,以16中03工作面运输巷复合顶板为例,研究表明:在6上煤下分层和其上泥岩夹矸之间出现离层,在不考虑复合顶板碎胀变形的前提下,最大离层值为147mm,另外,复合顶板与基本顶之间出现离层,最大离层值为21mm。(3)研究无弱面、单一弱面、多弱面下复合顶板煤巷围岩应力场、位移场和塑性区分布规律,揭示了复合顶板煤巷失稳机理。(4)开发了高预应力锚杆支护的围岩控制技术,并揭示其作用机制:高预应力锚杆支护使围岩的围压得到提高,垂直应力小于1MPa区域明显要小于无支护时,复合顶板塑性区范围明显减小,且复合顶板浅部围岩破坏方式由无支护时的拉剪破坏为主过渡到有支护的剪切破坏为主,两帮移近量减小了59.9%,顶板下沉量减小了 152.6%,高预应力锚杆支护控制复合顶板离层与下沉效果极为显著。(5)采用动态设计的方法,给出初始支护方案,确定锚杆支护参数。掘进期间,16中03工作面运输巷两帮移近量为203 mm,顶底板移近量为143 mm,高预应力锚杆支护有效地控制了复合顶板煤巷围岩变形。