本文以涡北煤矿8205风巷实际地质情况为基础,针对煤矿松散破碎煤体巷道支护困难,维护不易的问题,通过现场煤体取样,实验室测试分析,数值模拟和工程试验等手段展开研究。以破碎煤体颗粒和水泥颗粒为切入点,在宏观煤体和水泥物理、力学性能测试实验的基础上,运用数值模拟以细观颗粒构建水泥煤体颗粒注浆固结体模型,分析并验证破碎煤体水泥注浆固结规律。最后,通过现场煤矿井下巷道试验水平高压旋喷注浆,将高压旋喷技术首次试验到煤矿工程中。综合本文所述内容,得到以下主要结论:(1)详细阐释了涡北煤矿8205风巷地质情况及特点,并现场取样破碎煤体,通过粒径筛选,按合适粒径配比,制作型煤,实验室测定在20MPa成型压力下煤体平均单轴抗压强度为1.4MPa。(2)开展了普通硅酸盐水泥物理成分和水化凝固过程实验室试验研究,测试了不同水灰比情况下,不同龄期的水泥固结体单轴抗压强度、结实率以及粘度等性能,并确定水灰比在0.8~1.0之间,水泥固结性能最佳。(3)分析了注浆固结的基本机理,实验室测定了破碎煤体与水泥注浆固结体不同质量配比情况下的单轴抗压强度,与型煤强度比较,固结体强度得到明显提升。(4)采用PFC2D离散元颗粒流模拟软件,确定了煤体和水泥颗粒参数,建立了水泥煤体颗粒注浆固结体模型,并借助细观颗粒模型,分别模拟了不同颗粒配比以及渗滤效应下孔隙率变化对注浆固结模型影响规律。(5)工业性试验中尝试了水平高压旋喷注浆试验,将此项技术试验到煤矿巷道加固,为煤矿破碎煤岩体注浆加固提供了一种新的思路和方向。该论文有图41幅,表8个,参考文献99篇。