围岩松动圈的大小直接影响巷道支护设计,除有限的实测外,准确预测松动圈具有重要意义。本文通过实测及搜集到的围岩松动圈及与其影响因素数据,建立了基于松动圈影响因素的GSO-LSSVM模型,并根据城郊矿的实测数据建立了基于松动圈连续发展规律的改进GM(2,1)模型。在两种预测模型的基础上建立了基于影响因素数据波动的松动圈熵权组合预测模型。在此基础上,建立锚杆锚索协同支护数值计算模型,分析了锚杆锚索联合支护时预应力场参数协同匹配效应。本文获得了以下主要结论:(1)根据城郊矿二水平巷道围岩松动圈的地质雷达图像和钻孔摄像图像的综合分析,认为松动圈均达到2.0 m以上,属于大松动圈围岩。实测结果表明,即使短距离的同岩性区段,松动圈也存在(5.0~20.0)cm范围内变化,故建议深部巷道松动圈预测值与实际值的误差绝对值应控制在20.0 cm以内。(2)GSO-LSSVM松动圈预测模型对城郊矿松动圈的结果相对实测值偏小,其平均百分比误差在6%,均方根误差在15%以内,误差绝对值在20.0 cm以内,可用于预测城郊矿二水平巷道松动圈。对于其他矿井而言,并不推荐采用该模型预测松动圈。(3)改进GM(2,1)松动圈模型的城郊矿预测值与实测值的误差绝对值一般在0~15.0 cm,岩性变化段预测值的平均值与实测值的平均值的误差绝对值一般在10.0 cm以内,可指导城郊矿二水平巷道的支护设计。(4)基于熵权理论的松动圈组合预测模型,其预测效果在岩性平稳段相对改进后的GM(2,1)模型较好,相对GSO-LSSVM模型的总体的预测效果较优,但仍不能解决因数据波动和趋势发展造成的预测点误差绝对值可能超过20.0 cm的问题。因此,必须承认现有松动圈预测模型并不能精确预测所有测点的松动圈,但应保证在数据波动时预测值在实际松动圈的波动范围内。解决问题的根本方法是增加实测并监测其变化规律,为预测模型提供更多更好的基础数据。(5)对于不同类型的巷道及其不同位置,各影响因素与松动圈的关联度并不相同,总体呈现为垂直地应力和单轴抗压强度的关联性最大,其余四项的关联性相差不大,但矩形巷道的侧应力系数和跨高比的关联性略大于拱形巷道。(6)针对城郊矿二水平大松动圈围岩巷道支护,研究了锚杆和锚索长度、间排距、锚固长度、预紧力等参数的协同作用。现场工程试验表明,优化后的方案避免了锚杆或锚索被各个击破而拉断,锚杆与锚索的协同作用有效控制了围岩变形。该论文有图47幅,表26个,参考文献121篇。