粗骨料、细骨料和胶结剂等组成的混凝土材料广泛应用于煤矿巷道喷浆支护中。近年来,随着我国对河砂等传统粗、细骨料开采的限制,煤矿巷道喷浆支护材料供给受到严重的影响,同时伴随着煤矸石排放带来的矿区安全与环境问题。利用破碎煤矸石代替传统混凝土中的粗、细骨料,用于巷道混凝土支护工程,是解决矸石大量堆积和混凝土原材料短缺等问题有效的方法之一,具有十分重要的社会和经济价值。基于煤矸石的喷射混凝土材料与传统混凝土材料的力学性能及对巷道围岩的支护特性发生本质变化,本文综合采用理论分析、实验室试验和数值模拟等研究手段,分析了混凝土支护与巷道围岩的相互作用关系,得到了矸石基喷射混凝土支护材料的优化配比参数和力学特性,构建了矸石基喷射混凝土细观统计损伤模型,验证了矸石基喷射混凝土损伤力学行为,并研究了矸石基喷射混凝土压缩损伤过程中的声发射特征。得到以下研究成果:(1)基于巷道开挖空间影响规律,引入虚拟支护力,建立了巷道开挖前、支护前后和变形释放后的力学模型,并利用弹性力学分析方法,给出了巷道围岩与混凝土支护相互作用中的变形计算方法,分析了在巷道变形中混凝土支护的受力特征和混凝土对巷道变形的控制作用。(2)对矸石基喷射混凝土力学性能及其影响因素进行了研究,得到了矸石基喷射混凝土的优化配比参数,并且分析了配比类型和砂率两个因素对矸石基喷射混凝土力学性能的影响规律;同时对矸石基喷射混凝土的应力应变特征和其他力学性能进行了研究。(3)采用细观统计损伤力学和颗粒流数值模拟方法,研究了矸石基喷射混凝土由细观损伤到宏观破坏的演化过程,建立了矸石基喷射混凝土本构方程并求解方程参数;提出了矸石基喷射混凝土数值模拟模型构建方法并标定其细观参数,分析了矸石基喷射混凝土受压损伤过程中裂隙发育规律。(4)研究了矸石基喷射混凝土受压破坏过程中声发射特征,分析了材料不同损伤过程中声发射特征参数的变化规律,得到了矸石基喷射混凝土内部损伤发育规律并对比分析了矸石基喷射混凝土和传统混凝土声发射特征的不同。