对特厚砂岩顶板厚煤层工作面进行开采时,侧向坚硬顶板突然垮落失稳产生动载,从而对采场及采空区后方的沿空巷道产生扰动影响,矿压显现强烈,巷道锚固系统容易损伤破坏。本文基于小纪汗煤矿的实际生产情况,为了改善回采巷道的维护现状,结合现有的理论研究成果,开展相关理论、试验和应用研究,分析特厚坚硬顶板破断动载的形成机制,探究动载作用对巷道锚固系统的损伤规律,提出顶板破断动载扰动下巷道围岩控制技术。(1)小纪汗煤矿11215工作面受工程地质条件的影响,在推进至不同位置时呈现出阶段性的矿压显现特征,巷道支护系统强度降低,部分锚固系统和围岩破坏严重。由于深浅部岩层位移量的差异导致锚杆杆体承受的瞬时轴向拉应力超过其极限抗拉强度,锚杆在浅部产生破断;锚索会产生拉断和剪断两种破坏形式。(2)基于前人的理论研究成果,建立了在煤层开采过程中侧向坚硬顶板结构的力学分析模型,提出了侧向顶板结构的破断机理。当悬臂梁破断失稳,其内部积聚的弹性能得到释放,形成“断裂型动载”;当上部岩梁结构与悬臂梁之间发生破断,最终垮落并冲击采空区,形成“冲击型动载”,分别对这两种动载类型进行解析,获得了两种动载类型的强度。(3)利用FLAC3D数值模拟研究了巷道锚固系统的动力响应规律和破坏演化过程。结果显示,动载对巷道围岩产生反复的压拉作用,容易使锚固系统受到损伤,甚至锚固失效。顶板动载作用下,巷道顶板变形的主要原因是动载作用产生的应力差,巷帮变形主要由不同深度围岩的动态响应差异决定。顶板锚杆(索)轴力先降后增,深、浅部围岩不协调变形及动载作用对锚杆产生的轴向压缩力是主导因素;巷帮锚杆(索)轴力不断增大,主要原因是深、浅部围岩的不协调变形。(4)开展了巷道锚固围岩稳定性控制工业性试验,针对巷道围岩受力和变形特点在原支护方案基础上提出了补强支护方案技术措施和参数,并分两次对11215工作面回风巷进行矿压观测。结果表明,11215工作面回风巷矿压显现正常,围岩控制方案效果较好,能够满足实际生产的要求。论文共有图68幅,表8个,参考文献78篇。