本发明公开了一种煤矿巷道支护结构和施工方法，所述煤矿巷道支护结构包括薄喷层和锚杆支护组件，薄喷层包覆在巷道的表面，锚杆支护组件包括多个呈多排多列布置的锚杆，锚杆穿过薄喷层并锚入巷道的岩石层，且多个锚杆构成多个矩阵组，每个矩阵组包括四个相邻并呈矩形分布的锚杆，矩阵组内呈对角分布的两个锚杆之间连接有钢筋梁。本发明的煤矿巷道支护结构可利用薄喷层可将围岩中的不稳定岩层粘接包覆在稳定岩层中，起到临时支护的作用，在矩形分布的锚杆之间设置“X”型相交的钢筋梁，能够利用钢筋梁支撑较远区域的围岩，避免围岩形变量过大撕裂薄喷层，保证支护效果。