国内石炭系铝土矿采用大规模地下开采进行开发,还没有成功的先例。三门峡铝矿区工程地质条件与水文地质条件都比较复杂,岩体节理裂隙发育,稳定性差,冒顶片帮涌水等危害严重影响矿区建设和安全。为此,本文以三门峡铝矿巷道掘进支护为例,介绍了国内外适用的支护方法,对地下围岩失稳、变形的力学机制和巷道支护结构作用机理及时机作了较为全面的研究和较深入的分析,并利用围岩支护结构特征曲线理论、遗传算法及有限元数值模拟进行了最优支护方案的选择。　　 本文的主要研究内容及成果如下:　　 (1)系统论述三门峡矿区的地质特征和工程特性,并现场勘测调查了冒顶片帮涌水等破坏,较全面的掌握现场复杂破碎岩体情况。根据矿区工程地质及现场勘察情况,综合探讨复杂破碎条件下巷道围岩变形失稳的力学机制,分析了影响围岩变形破坏的因素。　　 (2)针对复杂破碎岩层条件,较全面地收集总结了国内外井巷工程掘进施工方法,井巷工程支护方法及冒顶片帮的处理措施,为三门峡铝矿井巷工程建设提供了参考依据。　　 (3)研究国内外现行的巷道工程支护方法及其作用机理,针对本巷道围岩变形破坏力学机制,经工程类比确定三种支护方案,分别为喷射混凝土、锚网喷支护及U型可缩性支架支护。　　 (4)通过解析类比及经济比较确定最终支护方案为锚网喷支护,利用围岩支护结构特征曲线法理论进行支护结构时机及参数优化,并通过基于遗传算法的优化进行对比,综合优化分析并得出了喷层厚度及锚杆长度、间距、直径等支护结构参数,详细阐明支护结构的施工要点及其优化的工艺过程。　　 (5)利用有限元分析软件分析围岩稳定性,并通过喷锚网支护结构的三种不同参数模型对比分析,得到数值模拟上最满意的支护效果的结构模型,进一步论证了遗传算法优化后的结构参数的合理性及围岩结构的稳定性,并通过现场的试验验证,其支护效果良好。