近年来,全断面岩石掘进机(以下简称TBM)在水利、交通、城市轨道交通等工程领域得到广泛应用。由于煤炭矿山水文与工程地质条件复杂,国内少有TBM在该行业工程应用与研究的报道。随着我国煤炭浅部资源的枯竭,千米深井日益增多,传统矿山法已无法满足高地压、高地温环境下安全、快速施工岩石巷道的要求。因此,将TBM工法运用到煤矿深井巷道施工不失为一条有效的技术途径。本文以我国首例采用TBM施工全断面岩巷——淮南张集北矿1413A高抽巷为工程背景,基于TBM工法和煤矿深井巷道工程地质特点,针对煤矿深井巷道中运用存在的基础理论与关键技术问题,采用理论分析、数值模拟以及在实际施工现场进行信息化施工监测等综合方法,从理论与技术角度对其可行性进行了深入研究。首先,从剖析TBM破岩结构入手,分析了其破岩与掘进能力；基于TBM施工掘进过程中的滚刀破岩理论以及实际受力情况,对高地压硬岩环境下滚刀破岩适应性进行了深入分析；根据岩石切削扩展模型,运用岩石断裂力学理论,揭示滚刀作用下岩石的裂纹扩展规律,并取得了有益成果。其后,利用数值模拟软件FLAC-3D对张集北矿1413A高抽巷运用TBM施工的过程进行数值模拟,分析了TBM施工过程中的巷道围岩应力及围岩塑性区的大小,探讨了使用TBM施工时的巷道围岩稳定性问题；此外,在实际的施工现场进行了施工信息化监测,对围岩的收敛变形及支护锚杆的受力情况进行了监测,通过将监测结果与数值模拟结果的对比分析,优化了巷道围岩的支护结构并得到了TBM在煤矿深井巷道中运用的可行性结论,并得到工程验证。