近些年,随着我国煤炭开采逐渐走向深部,地应力相应增大,而由于巷道设计及布置过程中其深度、方位和倾角受到煤层赋存特征和矿井设计的约束,导致布置在地下岩层内的巷道处于不利的复杂围岩应力环境之中,巷道矿压显现明显,底鼓问题日趋严重,从而暴露出许多影响煤矿安全生产的问题,严重影响了矿山的安全生产。因此,研究巷道底鼓的机理、防治措施等问题,对于保障我国深部资源安全开采,提高开采作业人员安全有着重大的理论意义和实际工程应用价值。论文结合常村矿S6采区1#回风上山围岩条件、地应力与岩石力学测试结果,通过力学理论分析、相似模拟试验、数值模拟、现场工业试验等方法进行了高应力下巷道底机理、防治措施等问题的研究。主要研究结论为:(1)以弹塑性力学理论为基础,运用广义平面应变问题和统一强度理论对处于三向地应力环境下的开挖巷道围岩体进行弹塑性破坏力学解析,推导出了三向地应力环境下巷道底板围岩弹塑性区应力与塑性破碎范围的方程,同时借助力学解析结论,结合常村矿区地应力原位探测分析结果,运用算例对巷道底板围岩的稳定性进行了分析,揭示了巷道自身条件、轴向主应力等对底板围岩稳定性的影响,并计算得出了常村矿S6采区1#回风上山底板围岩的塑性破碎区范围及各应力值,为后面的底鼓治理技术研究提供了可靠的力学理论基础;(2)以矩形巷道底板锚固围岩体为研究对象,根据力学理论中梁的有关假定建立了底板水平梁的力学分析模型,并对其在无支护及锚杆不同支护条件下进行力学解析,揭示了锚杆控制底鼓的力学机理,同时借助其力学解析结论对影响巷道底鼓的诸因素进行算例分析,得知控制巷道底鼓的关键性问题;(3)结合已获取的现场巷道围岩资料,以常村矿S6采区1#回风上山为工程背景进行相似模拟试验,分析了巷道底板在无支护和采取底锚措施后底板围岩应力分布和变形破坏特征,揭示了巷道产生底鼓的直接原因是由于底板在综合应力作用下一直处于高应力状态,且在水平应力的作用下,两底角的围岩体相对向巷内挤压错动,错动带与底板成35°左右,同时对无支护与采取底锚措施后的模拟结果、相似模拟结果与力学理论解析结果进了行对比分析,得知采取底锚措施后底鼓量比无支护减少了近49.6%,并通过综合分析,认为力学理论解析结果与相似模拟试验结果基本相接近;(4)提出了一种治理底鼓的混凝土反拱组合结构,同时根据力学理论及有关假定,建立了锚杆-混凝土反拱组合结构底鼓控制的力学模型,并对其进行了力学解析,揭示了其控制底鼓的力学机理,随后借助力学解析结论,结合常村矿S6采区1#回风上山具体情况,运用算例分析了锚杆-混凝土反拱组合结构的稳定性,并建立了锚杆-混凝土反拱组合结构稳定性条件方程;(5)结合常村矿S6采区1#回风上山具体情况,提出了常村矿S6采区1#上山底鼓治理对策与设计支护方案,通过对锚杆-混凝土反拱组合结构稳定性判别,证实了混凝土反拱组合结构稳定且参数设计合理,通过对支护方案数值模拟分析,认为支护结构未超过极限载荷,且底鼓量为135mm,通过现场工业试验反馈的底锚巷道底鼓量为182～194mm,与相似模拟试验结果(243.93mm)和力学解析结果(274mm)基本接近,锚杆-混凝土反拱组合结构控制底鼓的底鼓量为135～142mm,与力学解析结果(106.7mm)和数值模拟结果(135mm)也基本吻合。同时由工业试验可知,采取锚杆-混凝土反拱组合结构控制底鼓时,其底鼓量减少了近73%,且底鼓支护结构稳定,完成了对S6采区1#回风上山底鼓治理和巷道围岩控制的最终目的。