西部煤炭资源丰富,在目前煤炭经济下行的压力下,开展西部地区沿空留巷研究不仅有利于提高煤炭采出率,降低巷道掘进率、缓解采掘接替紧张的矛盾,同时对于实现西部地区煤炭资源的可持续发展意义重大。本文综合运用现场调研、理论分析、数值模拟、相似材料模拟、现场监测等方法,从研究近浅埋煤层综放沿空留巷覆岩运动规律入手,建立了综放面沿空留巷围岩协调变形力学模型,分析了沿空留巷各承载结构间的协调变形关系,揭示了基本顶给定变形条件下沿空留巷围岩协调控制机理。主要研究成果为:(1)通过对现场岩石进行室内力学试验,获得4#煤层顶板各岩层物理力学参数,如单轴抗压强度、弹性模量、泊松比、内聚力、内摩擦角等。结果表明:顶板以泥岩、砂岩为主,岩石强度较低,所获得的试验结果为数值模拟、相似材料模拟试验岩石参数的选取提供了依据。(2)利用现场矿压监测、相似材料模拟试验、理论分析相结合方法,对近浅埋煤层综放面沿空留巷覆岩运动规律进行研究,分析了工作面侧向顶板破断特征和侧向关键块参数,系统研究了实体煤帮、巷旁充填体及其煤层顶板的稳定性对于整个沿空留巷围岩稳定性的影响。(3)建立了基本顶给定变形条件下综放沿空留巷围岩协调变形力学结构模型,分析了沿空留巷各承载结构(实体煤帮、巷旁充填体、采空区矸石)之间的变形协调关系,通过对实体煤帮、巷旁充填体的变形能力进行分析,确定了各承载结构所允许的基本顶岩梁最大旋转角θMnax和θFmax,结合巷道断面尺寸所允许的岩梁最大旋转角θWmax,并以此作为保持沿空留巷围岩稳定性的判据,即沿空留巷基本顶岩梁的旋转角θ应满足:θ￥min{θMmax,θFmax,θWmax}。依据综放沿空留巷围岩协调变形原理,提出了针对性的巷道围岩变形定量调控措施。(4)采用UDEC数值模拟分析了综放沿空留巷覆岩运动和留巷围岩变形规律,揭示了在基本顶给定变形条件下,沿空留巷承载结构(实体煤帮和巷旁充填体)对围岩稳定性的影响,模拟结果表明,实体煤帮、巷旁充填体作为组合承载结构共同维持了沿空留巷围岩的稳定性,任何一项失效都将导致留巷失败。研究成果在新疆阿吾孜苏煤矿41102综放工作面进行了工业性试验,结果表明,现有的巷内支护方案、巷旁充填体参数较好地控制了巷道围岩变形,为类似条件煤矿综放沿空留巷提供了借鉴。