采空区覆岩分次垮落扰动是沿空留巷围岩结构失稳的关键诱因。课题采用理论分析、物理模拟及数值计算等方法，研究了采空区顶板多关键层分次垮落对沿空留巷的长期扰动机理，探索了顶压渐增期间碎胀矸石的压实效应与断裂顶板的随动特性，阐述了关键层预裂卸压效应与沿空留巷围岩结构主动控制原理。两带内的关键层分次垮落对沿空留巷的扰动周期、充填墙体的承载大小和巷道变形具有显著影响。覆岩分次垮落期间在顶板主离层和巷道的隔离之下出现两次应力分流，经由采空区侧向楔形承载区向下传递，在巷道两侧形成“应力双峰”，沿空留巷呈现出波动性扰动变形。“两带”内主控关键层垮落后，老顶的变形基本达到最大值，得出了关键层断裂时机和扰动周期的判定方法。关键层的下沉量由垮落前的挠曲下沉、垮落期间的旋转下沉和垮落后的压缩下沉三部分组成，下沉量各占15%、55%和30%，矸石的压实效应延长了沿空留巷的扰动周期，但随着时间延续来压强度逐渐减弱。采空区侧向顶板预裂卸压能够加速坚硬老顶的破断运动并有效缓解留巷顶板的压力，卸压后侧向支承应力区向浅部转移，应力峰值有一定程度的降低，留巷围岩变形得到明显改善，提出了侧向顶板的卸压判据和悬臂长度的优化方法。提出了常规条件下的沿空留巷结构稳定性控制对策，包括“双层”主动锚固支护、强度动态匹配的巷旁充填以及扰动期间的辅助支护3项，以及特殊条件下的“卸压-锚固”双重主动控制技术，形成了沿空留巷“顶板结构可控、围岩应力可调、扰动周期缩短、巷道变形改善”的主动控制效果。在两个典型采煤工作面展开了沿空留巷工业性试验，从不同角度验证了研究结论。课题研究成果可为我国煤矿极其复杂多样的地质条件下展开无煤柱沿空留巷实践奠定基础。 2100433B