沿空留巷是实现煤炭科学开采的重要发展方向,不仅能显著提高开采效率与效益,且能有效控制煤与瓦斯突出、冲击地压等动力灾害。而沿空留巷围岩控制具有其特殊性,一方面,沿空留巷侧向顶板悬而不垮造成沿空巷道高围岩压力,极易导致巷道大变形破坏,研究沿空留巷侧向顶板的切落特性对于切顶卸压设计具有重要意义;另一方面,沿空留巷顶板分层特征明显且向采空区旋转剧烈,极易致使层间剪切错动进而导致巷道支护失效甚至整个巷道围岩结构失稳,研究剪切作用下的锚固效应对于沿空留巷围岩结构稳定控制意义重大。因此,本文采用理论分析、数值模拟、室内试验和现场实测等手段,围绕沿空留巷顶板切落特性和锚固控制机制两方面展开了研究。主要成果如下:(1)沿空留巷围岩破坏特征与切顶卸压控制通过沿空留巷围岩破坏特征实测分析探明了沿空留巷围岩破坏机理;采用UDEC2D模拟沿空留巷侧向顶板是否垮落两种状态下的巷道围岩变形规律与受力特点,分析了沿空留巷切顶卸压围岩控制效果以及其作用机制;对切顶卸压沿空留巷方法中“切”、“落”与“支”三者间的关系进行了探讨。(2)沿空留巷侧向顶板切断特性的切缝长度效应建立了沿空留巷侧向岩梁切断模型,基于含裂缝岩块剪切试验研究了沿空留巷侧向顶板切断特性的切缝长度效应,揭示了切缝长度对切顶支护强度、切缝面破裂特征等的影响。(3)沿空留巷侧向顶板滑落特性的切缝面粗糙度效应考虑侧向顶板断裂面的粗糙程度对切缝岩梁垮落特性的影响,基于不同粗糙度下结构面的剪切特性试验,定量研究了切缝效果与顶板滑落的关系,揭示了沿空留巷侧向顶板滑落特性的切缝面粗糙度效应。(4)沿空留巷顶板层间异性界面剪切失稳特性分析了沿空留巷顶板层间剪切破坏与巷道围岩结构稳定的关系;通过剪切特性试验得到了顶板层间异性结构面和含夹层结构面的剪切特征与破坏机理,揭示了沿空留巷顶板剪切错动、离层的内在机制。(5)沿空留巷顶板层间异性界面锚固控制效应考虑沿空留巷顶板层间异性界面对锚固体系抗剪性能的影响,基于锚固异性结构面剪切特性试验和数值模拟,揭示了沿空留巷顶板异性界面锚固控制效应,指出锚固支护会对锚固体系造成损伤,锚固支护设计应考虑岩体强度。