为了提高井下煤炭采出率、解决采掘接替紧张等难题,沿空留巷技术得到了迅速的发展。本文针对青龙同昌煤矿15102工作面坚硬顶板沿空留巷过程中出现的充填体变形严重、顶板离层量较大、底鼓现象突出及实煤体帮变形显著的问题,综合利用理论计算、数值模拟与现场工程实践相互结合的研究方法,详细的研究了切顶预裂参数、充填体参数、围岩控制技术等重点问题。研究成果在青龙同昌煤矿得到了现场应用并取得了较好的经济效益,取得主要成果如下:(1)基于对沿空留巷基本顶破断规律的研究,对比分析了坚硬顶板不切顶与切顶下围岩变形情况,验证了预裂切顶可提高沿空留巷的效果;应用理论计算和数值模拟分别研究了预裂角度及切顶高度对采空区顶板垮落、围岩变形及充填体垂直应力分布的影响规律,最终确定了合理的预裂角度及切顶高度。(2)建立了考虑超前预裂爆破坚硬顶板的沿空留巷力学模型,理论上计算得到了超前预裂爆破坚硬顶板的巷旁充填体主要力学参数;再利用数值模拟研究分析巷旁支护参数方案对沿空留巷围岩应力分布和变形特征影响规律,确定了合理的巷旁充填体宽度;通过力学简化和数值模拟分析得到:充填体两侧预应力加固构件有效提升充填体自身抗变形和承载能力。(3)基于沿空留巷围岩承载、破坏特征的研究,得到沿空留巷经历上一回采工作面后方基本顶岩层破断旋转下沉和下一回采工作面超前支承应力的影响,极易造成巷道围岩变形破坏严重,基于此,研究确定了坚硬顶板沿空留巷巷内合理的支护技术和支护参数。(4)基于上述研究成果,通过现场工业性试验及沿空留巷矿压观测结果表明:研究确定的切顶技术及参数、巷旁充填体力学参数、巷内支护技术及参数有效控制了青龙同昌煤矿15102工作面坚硬顶板沿空留巷围岩变形,检验了研究成果的可靠性与实用性。该论文有图76幅,表11个,参考文献83篇。