随着煤炭资源开采强度和开采深度逐渐加大,深部煤矿面临的矸石排放和提升能力不足的矛盾更加突出,为实现深井的矸石井下分选和就地处理,开展了国家重点研发计划项目“深部煤矿井下智能化分选及就地充填关键技术装备研究与示范”的研究。论文针对深部井下煤矸分选大断面硐室群的稳定性控制问题,以新巨龙煤矿井下分选硐室群为研究背景,综合采用理论分析、数值模拟、实验室实验和现场实测相结合的研究方法,研究了深部大断面硐室群的围岩应力场、位移场和塑性区分布特征,提出了硐室群优化布局与围岩稳定性控制技术。主要研究成果如下:(1)建立了硐室顶板稳定性力学模型,分析了影响硐室顶板变形的主要因素,揭示了硐室顶板的两阶段变形规律。硐室顶板岩梁的位移随埋深、岩梁跨度的增大而增大,随岩梁弹性模量、岩梁厚度的增大而减小;硐室顶板的变形过程包括初始变形和顶板围岩后期变形两个阶段。(2)研究了不同因素对硐室围岩极限平衡区宽度的影响规律,得到了极限平衡区宽度与破裂区宽度的近似关系。硐室围岩极限平衡区宽度随硐室埋深、硐室高度、应力集中系数、侧压系数和界面处的切向刚度系数的增大而增大,随界面位置的内聚力和内摩擦角及弹性模量增大而减小;比例系数随着埋深、岩体泊松比和岩体抗压强度的增大而增大,随强度软化阶段的应变、岩体内摩擦角和岩体弹性模量的增大而减小。(3)研究了硐室断面宽高比对围岩变形的影响规律,建立了硐室帮部围岩稳定性分析的柱体力学模型,得到了帮部围岩不同位置的初始位移和拉应力分布规律。随硐室宽高比增大,顶板下沉量变大,而帮部围岩变形量减小;随接触面粘结强度降低,顶板位置的下沉量变化较小,而帮部围岩变形量增大,且帮部围岩最大位移集中在帮部围岩中上方位置;随着侧压系数增大,硐室顶板和帮部围岩位移量逐渐变大。(4)分析了硐室群间岩柱的应力演化规律,推导了巷硐交岔点的垂直应力与集中系数分布的计算公式,得到了硐室群的合理布置方式。研究了不同交岔点角度、侧压系数和硐室断面尺寸下的围岩应力场、位移场和塑性区分布特征,确定了合理的交叉点角度为90度、最优的侧压系数为两水平方向的侧压系数尽可能相同,同时应尽量降低硐室的断面尺寸。(5)建立了硐室间岩柱承载的力学模型,确定了岩柱上的平均应力随岩柱宽度的增大和硐室断面尺寸的降低而减小。采用数值计算方法,确定了交岔点位置和岩柱宽度较小的区域围岩塑性区扩展深度、破裂区范围、顶板下沉量和帮部围岩水平位移较大,并据此提出了硐室群围岩整体采用锚网索喷的支护形式,现场支护效果较好,可实现硐室群围岩的稳定性控制。该论文有图67幅,表15个,参考文献98篇。