切顶卸压沿空留巷作为无煤柱开采工艺的发展方向,具有广阔的发展前景。但由于巷道服务周期较长,围岩变形破坏严重,特别在切顶留巷阶段巷道围岩变形破坏愈发明显。本文综合应用理论分析推导、室内相似试验、数值模拟计算和现场矿压位移监测等多种研究手段和方法,建立了切顶卸压沿空留巷过程中顶板结构运动力学模型,系统阐述了切顶留巷采场覆岩结构运移规律及留巷围岩变形破坏特征,揭示了沿空切顶成巷围岩变形演化特征,提出了切顶留巷稳定性控制原则及方案,探讨了亿欣煤矿XV1306工作面切顶留巷围岩变化趋势。主要研究成果如下:(1)基于无煤柱切顶成巷技术原理及其工艺流程,阐述了沿空切顶留巷顶板结构演变过程及力学传递规律,建立了整个留巷过程中顶板力学简化模型,推导了不同阶段顶板应力分布及挠度变形的计算式。分析表明:切顶留巷过程中动压影响区围岩变形最为剧烈。(2)采用相似材料试验对切顶卸压沿空留巷无煤柱开采工艺条件下,采空区顶板的垮落及运移规律进行研究,结果显示:工作面开挖至30m时开采煤层上方顶板出现微小横向裂隙,但顶板尚未展露垮落迹象;当工作面开挖45m时,采空区直接顶首次出现垮落,预制切顶面,能够降低覆岩破断对巷道的影响。(3)运用数值分析软件FLAC3D对沿空切顶留巷围岩变形规律及支承压力分布特征进行了动态模拟计算。结果表明:采煤作业期间,巷道支承压力受采动影响范围为工作面前方60m至后方240m,其中,开采扰动影响最大的区域为工作面前方30m至工作面后方50m,该区段采空区顶板岩梁运移明显,围岩支承压力显著升高,变形量也随之迅速增加,且切缝侧顶板下沉量比实体煤侧大。采用数值计算软件FLAC3D模拟预切顶沿空留巷围岩矿压位移变化规律,系统研究工作面回采作业期间,沿空留巷围岩变形和应力分布特征。(4)根据理论分析,室内相似试验和数值计算的分析结果,提出了“分区分阶段动态防控”、“留巷围岩应力场优化”、“留巷围岩支护匹配协调”和“关键部位加强支护防控”的无巷旁充填沿空切顶留巷围岩稳定性控制原则;并提出了坚硬顶板沿空切顶留巷围岩支护设计方案。(5)通过对亿欣煤矿XV1306工作面沿空切顶留巷围岩矿压显现的实时监测。结果表明:受开采空间上覆岩梁旋转变形和垮落活动的影响,其留巷围岩运动演化规律大致可分为3个阶段:工作面后方0-50m范围是巷道围岩运动剧烈阶段,工作面后方50-200m范围为围岩运动状态变缓巷段,滞后工作面距离超过200m后围岩运动趋于稳定。现场工业性试验成功证明了沿空切顶留巷工艺实施及本研究结论的合理性和可靠性。