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为解决采空区下薄顶煤巷道支护设计中所面临的各种力学问题，通过七因素三水平的正交实验方案，进行了27次数值模拟实验．按照三个评价标准，分别分析了各关键因素对巷道稳定性的影响，并筛选出相应的最优方案．利用灰色模糊理论对巷道支护方案进行了综合评价及整体优化设计．研究中考虑了支护费用及施工时间等成本性指标，分析了巷道支护后围岩的应力变化、位移特征和破坏机理，制定了可行的施工方案．所采用的支护技术在窑街煤电公司天祝矿正式投入使用后，取得良好的经济效益．