高地应力硬岩非爆式掘进失效是深部矿山开采掘进工程中的难题,研究硬岩诱导卸荷与多截齿协同破岩理论和实验的新方法,是深部矿山掘进亟须开展的基础性工作。本文采用数值模拟和试验分析相结合的方法,分析硬岩卸荷规律,确定最优钻孔参数,研究硬岩卸荷作用下截齿截割特性,确定截齿截割最优参数,建立钻孔与截割的混杂系统模型,阐明钻孔诱导卸荷与多截齿协同破岩规律,在高地应力硬岩掘进技术及岩爆灾害防治等方面具有重要理论意义和广阔的应用前景。采用ABAQUS有限元方法建立了钻孔岩石诱导卸荷数值模型,模拟研究了高地应力岩石在不同钻孔条件下的卸荷规律。结果表明:当深度相同时,切片深度由浅入深的同时应力集中的范围起初缩小后期增大,当深度不同时,应力集中区随钻孔深度加大呈现先增大后缩小趋势;当钻孔直径不变时,切片深度由浅入深的同时应力集中的范围起初缩小后期增大,当直径改变时,应力集中区随钻孔直径加大而增大;在不同地应力工况下,最优钻孔参数随地应力的变化而产生波动,最终处于稳定状态;当钻孔间距增大时,所有钻孔布置方式下卸荷后岩体的最大卸荷残余应力比例都先增大后缩小,且减小速率不及增大速率,其中钻孔间距为0.2m和0.25m时大致相同,因此,当钻孔间距超过一定值后,钻孔对岩体的卸荷能力降低。根据高地应力岩石在不同钻孔参数下的诱导卸荷规律,利用有限元分析方法对比研究了卸荷岩石的截齿截割特性。结果表明:30°角截割时,全过程处于高应力作用下,不适宜对含孔卸荷后花岗岩的掘进,截割角度为45°和60°时截割效果较优,当截割角度为60°时截齿受力最小,为含孔卸荷岩石的最佳截割角度;0.08m、0.085m的截齿间距下,截齿所受三向应力偏大,不宜选取,截齿间距为0.075m时,截割花岗岩的效果最好;多截齿同步截割时1号截齿和2号截齿所受的X向和Z向应力最大特征值小于异步截割的1号截齿和2号截齿,因此同步截割要优于异步截割。通过将卸荷场分解成初始应力、应变场和卸荷后的卸荷应力、应变场,建立了卸荷等效模型,分别分析了泊松比、弹性模量、内摩擦角与内聚力随卸荷量的变化规律,利用MATLAB拟合得到的函数值误差较小,可直接应用到工程计算中;利用ABAQUS有限元分析软件建立了冲击钻头与岩石的物理模型,通过数值模拟冲击钻头破岩情况,得到了单位深度破岩能耗值,为岩石冲击性能的评价模型研究提供了理论参考。在混杂系统理论基础上,对诱导卸荷与连续截割系统进行了结构分析、模型建、与求解。结果表明:钻孔截割协同破岩过程包含大量连续变量（位移、速度、压力等）和离散驱动事件（电机、阀门等状态）,具有明显的混杂特性,是典型的混杂系统,因此基于混杂Petri网建模方法建立了对应破岩过程的HPN模型;利用改进粒子群算法MPSO对上述混杂系统模型进行了非线性方程组求解,为现场测试分析提供了理论支撑。在工作面现场进行了掘进截割实验,测试了诱导卸荷与连续截割系统在不同地应力条件下的实际截割性能。结果表明:在40MPa、50MPa地应力条件下,当工作面采用钻孔卸荷方案时,掘进性能和效果得到了大幅度改善,截割电机的电流峰值相应降低,达到了节能降耗的目的。矩形卸荷方案为最佳方案,其对应的截割电机电流峰值最小,六边形卸荷方案卸荷效果略差于矩形卸荷方案,但是其卸荷效果优于三角形卸荷方案。该论文有图79幅,表40个,参考文献124篇。