大同矿区塔山矿采用大采高综放开采石炭系特厚煤层,区段间留设宽煤柱（38m～45m）护巷,存在煤炭采出率低、巷道支护强度高、矿压显现强烈等问题,严重影响矿井安全高效生产。为此,从资源高效回收及安全生产角度,针对塔山矿煤层赋存特征与开采条件,采用理论分析、相似模拟实验、数值计算及现场观测等方法,进行特厚煤层小煤柱沿空掘巷及围岩稳定性研究。主要研究成果如下:建立了特厚煤层大采高综放面采空区稳定前、后的端部覆岩结构模型,分析端部覆岩高、低位关键层的运动规律及其破断结构特征。采空区稳定前,低位关键层以悬臂梁结构存在,高位关键层则形成砌体梁结构;端部覆岩低位关键层悬臂梁结构破断后,则发育形成移动角为70°的三角形滑移区,工作面端部划分为滑移破裂区、拉压裂隙区和压裂隙区三个裂隙发育区域。建立了采空区稳定前、后端部侧向支承压力简化分析模型,揭示了端部三角形滑移区运动主导下的侧向支承压力演化机理。三角形滑移区破断运动导致的载荷分布变化,是侧向支承压力峰值降低、影响范围扩大的根本原因。从低位关键层悬臂梁破断后块体稳定性的角度,建立了三角形滑移区块体运动模型,悬臂梁破断后的稳定性主要取决于破断块体的高长比、破断角以及摩擦面之间的摩擦系数等。综放面开采厚度、端部未放煤长度等参数对采空区端部覆岩结构及侧向支承压力分布均产生显著影响。采厚增大,煤体塑性区范围增大,侧向应力峰值降低,有利于小煤柱沿空掘巷;端部未放煤长度越小,越利于沿空掘进巷道的稳定性,未放煤长度一旦超过低位关键层来压步距,巷道将始终处于高应力区范围内。综合上述多种因素,沿空掘巷留设小煤柱宽度取6m,最佳掘巷时机为上区段工作面回采结束9个月后。提出大断面沿空掘进巷道合理支护方案,锚杆+锚索+W钢带+锚索组合钢梁+金属网联合支护。采用“十”字交叉法分别对综放面初采期间、见方期间、充分采动后的巷道表面位移进行观测;应用锚索测力计和多点位移计对小煤柱巷道锚索受力和围岩深部位移进行监测。与留设大煤柱巷道围岩变形进行对比,大煤柱巷道两帮、顶底板移近量分别是小煤柱巷道的5倍和6.5倍。构建了小煤柱沿空掘巷围岩破碎及裂隙发育数值计算模型,结合地表变形监测数据,进行岩层物理力学参数及采空区充填软弹体参数反演,定量分析了沿空巷道掘进期间与综放面回采期间的小煤柱破碎特征及其变化规律,小煤柱内部裂隙较为发育,但整体仍能保持完好状态。