在我国煤矿中,由于开采能力与效率不断的提高,百万吨甚至千万吨综采工作面大量涌现,使得年新增回采巷道量大幅度增加,但是煤巷巷道快速掘进、支护技术与机械设备相对综采发展滞后,巷道的掘进速度显然达不到回采的大量需求,全国煤炭行业普遍存在采掘比例失调的问题。并且在煤矿安全事故中,巷道掘进时冒顶、片帮事故占比高居不下的大背景下。本文通过对影响煤巷快速掘进因素和现有超前临时支护技术的分析研究总结,从中发现掘进机破岩效率、钻孔效率以及运输效率基本满足要求,然而施工工艺、掘进方式还存在很多问题,空顶距的合理最大化是有效提高掘进速度的途径,临时支护是制约煤巷快速掘进的瓶颈。而现有的设备都是以掘进机为基础研发配套设备,要使掘进发生质的飞跃,急需研发以支护工艺为主体的一体机械自动化设备。针对施工工艺和掘进方式的不足,在悬臂式掘进机配套单体锚杆钻机的施工工艺下,研究分析切割工艺和支护工艺,通过掘进机断面极限形状分析和有限元程序对“蛇形”、“回形”、“螺旋形”三种截割路径的数值模拟分析,得到从下至上的“蛇形”最优切割路径方式最有利于巷道围岩的稳定,提出掘进机机身左右不动,煤巷断面切割快速一次成型,临时支护与永久支护“合二为一”的提高掘进速度的途径。以渭北董东煤业有限公司50110回风巷为工程背景,采用Midas GTS NX有限元程序分析了不同的空顶距离、截面形状、煤层埋深对机掘煤巷空顶区围岩稳定性的影响,得到矩形巷道围岩位移和塑性区分布规律,得到直墙圆拱巷道断面可将空顶距离由4m提高到4.8m。针对现有临时支护设备的缺陷,提出适合现有掘进工艺临时支护设备应具有的优点和改进思路,设计了一种配合悬臂式掘进机施工的临时防护支架结构,提出了两种有利于快速施工的防护支架局部结构,并通过数值模拟分析了支架主要承重构件的受力特性。