煤矿开采向深部发展是必然趋势,沿空留巷技术作为煤矿开采重要发展方向,其优越性不言而喻。但底鼓现象在沿空留巷中十分普遍,特别是深井坚硬顶板沿空留巷,矿压显现极其强烈,底鼓尤为严重,已严重影响到采煤工作面安全高效开采,成为制约沿空留巷成功的主要因素之一。本文采取相似模拟、数值模拟和理论分析等综合研究手段,从底板应力、应变、位移及塑性区分布特征及其演化规律入手,细致分析了沿空留巷底板变形破坏机制,揭示了深井坚硬顶板沿空留巷底鼓机理,在此基础上得到了通过切顶卸压来实现沿空留巷底板应力优化思路,并阐明了切顶卸压沿空留巷底鼓防控机理,从而形成了切顶卸压、采前加固、采后治理的深井坚硬顶板沿空留巷底鼓控制技术,进而提出了该类顶板深井沿空留巷底鼓防控技术思路。取得了以下研究成果:(1)通过相似模拟对深井坚硬顶板沿空留巷底板的矿压显现特征进行研究。结果表明:深井坚硬顶板沿空留巷底鼓严重,掘进期间就已产生底鼓,但底鼓主要发生在一次采动至二次采动采动期间;留巷底板深部岩体始终处于受压状态,浅部岩体出现“拉-压”转换现象;该地质条件下沿空留巷底鼓主要由压曲型底鼓、剪切错动型底鼓和挤压流动型底鼓复合而成,其破坏形态多以剪切破坏或拉剪破坏为主,并呈现出大变形和偏态特征。(2)通过数值模拟对深井坚硬顶板沿空留巷底板的矿压显现特征进行研究。结果表明:工作面回采期间,巷道底板应力受采动影响范围为工作面前方60m至工作面后方100m,其中工作面前方10～30m、工作面后方20～60m受采动影响较大;巷道底板塑性区范围随着留巷时期推移不断增大,但又呈现出阶段性和区域性。整个沿空留巷期间,巷道底板以剪切破坏为主。自掘进头前方5m至掘进头后方10m(掘巷期间)、工作面煤壁前方30m至工作面煤壁后方20m(一次采动期间)及自煤壁至工作面前方40 m(二次采动期间)巷道底板变形受采、掘影响较大,底鼓量迅速增加。(3)通过数值模拟对深井坚硬顶板沿空留巷底鼓影响因素进行研究。研究发现:底板岩性、顶板岩性、采深、巷道跨度、采高、充填体尺寸及强度对留巷底鼓影响较大;其对底鼓影响的主次顺序依次为:底板岩性、采深、顶板岩性、巷道跨度、采高,充填体尺寸及强度。(4)基于底鼓发生阶段及其主导性底鼓类型,分别构建不同阶段不同类型沿空留巷底板力学模型,对其底鼓机理进行分析,并推导出巷道底鼓量计算式、底板变形破坏失稳的临界判别式以及底板破坏深度计算式,同时又对其影响因素和稳定性进行分析。结果显示:①底板变形较小且为发生离层时,巷道底鼓量随着原岩应力及巷帮弹性压缩区的外边界范围的增大而增大,随着底板的弹性模量的增大而减小。②底板发生滑移-弯曲变形时,底板发生滑移失稳概率随着巷道跨度及两端水平应力的增大而增大,随着底板抗弯刚度及岩层分层厚度的增大而减小。③底板发生剪切错动破坏时,因岩体自身强度、剪切错动面内摩擦角和后期所受水平挤压力不同,楔状块体结构主要有滑移、脱离和挤压破碎三种失稳形式。④底板发生挤压流动变形时,留巷底板破坏深度主要与巷道跨度、充填体宽度、煤帮极限平衡区宽度以及底板岩体内摩擦角有关。(5)理论分析和数值模拟研究结果表明:对坚硬顶板沿空留巷实施切顶卸压后,巷旁所需支护阻力大大减小,留巷底板应力得到优化,底鼓量随之降低,进而针对深井坚硬顶板沿空留巷底鼓,提出了“切顶卸压”的底鼓防控技术思路。(6)基于深井坚硬顶板沿空留巷底鼓特征及其机理,提出了“分区分阶段动态防控、围岩应力场优化、围岩整体性防控、围岩支护匹配协调、关键部位加强支护及适应性与经济合理性”总体底鼓防控原则,以及“切顶卸压顶底互控”及“切顶卸压固帮控底”具体底鼓防控原则。