高应力梯形煤巷围岩非均衡破坏变形严重,巷道返修困难且维护成本高,非均衡破坏变形的围岩控制技术仍需完善。本文以安徽某矿151104工作面胶带顺槽为工程背景,采用实验室试验、理论分析、数值模拟和现场试验的方法对高应力梯形煤巷围岩三向应力差异失稳机理进行了研究,提出了基于三向应力差异的高应力梯形煤巷围岩控制技术,研究结果可为高应力梯形煤巷支护方案的选取提供科学依据。主要研究内容与结果如下:(1)基于工程调研和实验室测试结果,结合复变函数理论和数值模拟方法,分析了不同三向应力差异的煤岩体破坏变形特征,从三向应力差异的角度揭示了高应力梯形煤巷围岩失稳机理。分析结果表明:高应力梯形煤巷围岩失稳的关键是煤岩体的三向应力差异,巷道围岩变形失稳过程本质是高三向应力差异单元体驱动低三向应力差异单元体产生损伤破坏的过程。即煤岩体的三向应力差异超过其承受极限值后,围岩发生破坏变形,且三向应力差异越大,围岩破碎变形程度越大;煤岩体的三向应力差异改变速率越大,围岩破坏变形范围越大。随着围岩三向应力差异的变化,巷道围岩在径向上从表面向内依次进入破裂区、塑性区和弹性区。其中,围岩破裂区、塑性区和弹性区的三向应力差异随时间增大的变化状态分别为:先增大后减小至稳定、先增大后稳定、持续增大;巷道围岩在径向上从表面向内依次进入破裂区、塑性区和弹性区的过程中,其三向应力差异的变化曲线为先增大后减小至原岩应力状态。(2)根据高应力梯形煤巷围岩三向应力差异失稳机理的研究结果,阐明了基于三向应力差异的梯形煤巷围岩控制技术,提出了以降低三向应力差异和提高围岩三向应力差异承受能力的锚杆(索)支护方法,通过数值模拟方法进行了分析验证。分析结果表明:以降低三向应力差异和提高围岩三向应力差异承受能力的锚杆索支护方法可有效控制围岩稳定。即左帮、右帮和顶板分别施加锚杆(索)提供了不同支护力后,围岩顶底板和两帮的位移量大幅度减小,围岩帮部三向应力差异的承受能力提高了1.48 MPa,三向应力差异降低了0.67 MPa,围岩的非均衡破坏变形问题得到了有效控制。(3)将围岩控制效果最佳方案应用于现场,现场监测结果显示,围岩顶底板和两帮最大位移量分别为111.5 mm和64.6 mm,监测结果表明该支护方案可有效控制围岩的稳定。结合锚杆(索)受力变化监测结果显示,锚杆(索)提供了一定的支护力,不仅降低了围岩三向应力差异,也提高了围岩三向应力差异的承受能力。进一步验证了基于三向应力差异的围岩控制技术可有效控制围岩的稳定。