李鵬，朱永建, ，王平, , ，任恒，張玉群，王希之，梅成成

(1.湖南科技大學(xué) 資源環(huán)境與安全工程學(xué)院，湖南 湘潭，411201；2.湖南科技大學(xué) 南方煤礦瓦斯與頂板災(zāi)害預(yù)防控制安全生產(chǎn)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 湘潭，411201；3.湖南科技大學(xué) 煤礦安全開采技術(shù)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 湘潭，411201)

沿空留巷作為無煤柱開采技術(shù)，是煤礦開采的一次重要變革[1-5]。我國自20世紀(jì)50年代開始研究和應(yīng)用沿空留巷技術(shù)，在巷旁支護(hù)形式、結(jié)構(gòu)、材料等方面取得了顯著進(jìn)展，已在近水平及緩傾斜煤層礦井中成功應(yīng)用。但隨著煤炭資源的枯竭，沿空留巷技術(shù)逐漸向施工難度較大的大傾角煤層甚至急傾斜煤層轉(zhuǎn)移[6-8]。近年來，國內(nèi)外學(xué)者圍繞大傾角煤層開采礦壓顯現(xiàn)及頂板控制等方面展開了大量研究。張宇寧等[9]通過建立大傾角采場(chǎng)圍巖運(yùn)動(dòng)模型，揭示了大傾角礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，提出了針對(duì)大傾角中厚煤層堅(jiān)硬頂?shù)装寰C采開采條件下的柔性護(hù)巷支護(hù)系統(tǒng)方案；曹樹剛等[10-11]將上行式留機(jī)巷和下行式留風(fēng)巷時(shí)頂板活動(dòng)進(jìn)行比較，得到了兩種情況下所需巷旁支護(hù)阻力；解盤石等[12-13]以大傾角大采高工作面為研究對(duì)象，采用數(shù)值模擬、物理相似模擬實(shí)驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試相結(jié)合的方法，深入分析了夾矸層數(shù)、厚度對(duì)煤矸互層頂板穩(wěn)定性的影響；國林東等[14]結(jié)合大傾角煤層工作面開采特點(diǎn)，反演了不同傾角條件下不規(guī)則工作面的支承壓力動(dòng)態(tài)演化規(guī)律；沈平等[15]基于大傾角煤層開采巖層移動(dòng)“廠”型結(jié)構(gòu)模型，提出了一種弓形柔性掩護(hù)支架系統(tǒng)。綜上可知，國內(nèi)外學(xué)者在大傾角煤層開采礦壓顯現(xiàn)及頂板控制等方面取得了大量的研究成果，但針對(duì)大傾角煤層沿空留巷巷旁支護(hù)體設(shè)計(jì)的研究還鮮有報(bào)道。巷旁支護(hù)體作為沿空留巷時(shí)的主要承載結(jié)構(gòu)之一，其設(shè)計(jì)的合理性直接關(guān)系著留巷的成功與否，尤其是在大傾角煤層的條件下，巷旁支護(hù)體在受到較高的豎向載荷的同時(shí)，還受到來自采空區(qū)冒落矸石的側(cè)向載荷，因此，開展大傾角煤層沿空留巷巷旁支護(hù)體合理參數(shù)設(shè)計(jì)是必要的。

本文作者在理論分析的基礎(chǔ)上，以四川柏林煤礦沿空巷道為背景，分析大傾角煤層沿空留巷頂板活動(dòng)規(guī)律，建立大傾角煤層切頂留巷巷旁支護(hù)力學(xué)模型，計(jì)算巷旁支護(hù)體最小寬度及讓壓尺度。通過數(shù)值模擬方法分析不同巷旁支護(hù)體寬度及讓壓尺度下的沿空巷道變形特征，確定大傾角煤層沿空留巷巷旁支護(hù)體的合理寬度及讓壓尺度，最后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證。

1 大傾角厚層堅(jiān)固頂板覆巖運(yùn)移規(guī)律

1.1 工程地質(zhì)條件

四川柏林煤礦-2446(k26)南段綜采工作面位于-244采區(qū)南翼第三區(qū)段，工作面南北走向長(zhǎng)473 m，平均傾斜長(zhǎng)約194 m，開采煤層為26 煤，埋深H=520～690 m，平均620 m，賦存穩(wěn)定，煤層厚度為0.60～1.88 m，平均1.44 m，煤層傾角為30°，屬大傾角煤層。直接頂為深灰色粉砂質(zhì)泥巖，平均厚度為7.48 m，屬中等堅(jiān)固頂板，不易垮落；老頂為粉砂質(zhì)泥巖，平均厚度為7.38 m；直接底為砂質(zhì)泥巖，厚度為1.96 m，含水平層理；老底為粉砂巖，厚度為3.99 m，灰色，致密堅(jiān)硬。煤層及頂?shù)装鍘r層柱狀圖見圖1，其中，厚度數(shù)據(jù)分子部分表示該巖層最小到最大厚度，分母部分表示該巖層平均厚度，數(shù)值建模時(shí)選用平均厚度進(jìn)行建模。

圖1 煤層及頂?shù)装鍘r層柱狀圖Fig.1 Columnar diagram of coal seam and roof and floor strata

1.2 大傾角厚層堅(jiān)固頂板活動(dòng)規(guī)律

大傾角煤層沿空留巷頂板活動(dòng)過程如圖2 所示。工作面煤層開采后，采場(chǎng)上覆巖層發(fā)生大范圍移動(dòng)，應(yīng)力重新調(diào)整，形成采動(dòng)應(yīng)力場(chǎng)。采空區(qū)側(cè)巷位于采空區(qū)邊緣，其頂板必然受到采動(dòng)應(yīng)力場(chǎng)的影響[16-17]。研究表明[18]，沿空留巷頂板運(yùn)動(dòng)按時(shí)間可劃分為前期活動(dòng)、過渡期活動(dòng)和后期活動(dòng)3個(gè)時(shí)期。

對(duì)厚層堅(jiān)固頂板而言，頂板前期活動(dòng)以回轉(zhuǎn)下沉為主，工作面煤層回采后，隨著支架的前移，后方巖層失去了支撐作用，在自重和巷旁支護(hù)體的切頂阻力作用下，采空區(qū)側(cè)直接頂部分垮落，垮落的矸石沿傾角向下滾落，堆積于巷旁支護(hù)體側(cè)并對(duì)未垮落頂板提供支撐作用，直接頂巖塊形成懸臂梁結(jié)構(gòu)。此時(shí)，基本頂受直接頂垮落和來壓影響，首先在采空區(qū)上部開始出現(xiàn)斷裂(如圖2(a)所示)。

頂板過渡期活動(dòng)以回轉(zhuǎn)變形為主，由于直接頂?shù)牟怀浞挚迓?，采空區(qū)上部矸石滑移堆積不密實(shí)，與基本頂斷口搭接存在一些空隙，基本頂持續(xù)回轉(zhuǎn)下沉且回轉(zhuǎn)速度較快，下沉量較大。這一過程中，基本頂覆巖的重量通過直接頂轉(zhuǎn)移到側(cè)向?qū)嶓w煤上，在煤體深部產(chǎn)生了應(yīng)力集中，實(shí)體煤幫上方巖層產(chǎn)生二次破斷，基本頂巖塊形成穩(wěn)定的砌體梁結(jié)構(gòu)(如圖2(b)所示)。

圖2 大傾角煤層沿空留巷頂板活動(dòng)過程Fig.2 Roof movement process of high-dip coal seam along goaf

頂板后期活動(dòng)以平行下沉為主，基本頂板穩(wěn)定砌體梁結(jié)構(gòu)形成后，上位巖層逐漸破裂變形，留巷頂板產(chǎn)生平行下沉，巷旁支護(hù)體被壓縮甚至壓壞，實(shí)體煤幫鼓出甚至片幫(如圖2(c)所示)。

從整個(gè)采場(chǎng)覆巖的運(yùn)移過程中可以看出，由于厚層堅(jiān)固頂板的不充分垮落及采空區(qū)下部冒落矸石堆積密實(shí)，大傾角煤層沿空留巷頂板極易形成長(zhǎng)懸臂梁的“大結(jié)構(gòu)”，不利于沿空留巷的穩(wěn)定，為確保沿空留巷成功，必須對(duì)頂板采取預(yù)裂切縫措施。

2 大傾角厚層堅(jiān)固頂板巷旁支護(hù)力學(xué)分析

頂板預(yù)裂切縫后，直接頂在自重作用下沿切頂線被切落，形成短懸臂梁結(jié)構(gòu)；基本頂在巷旁支護(hù)體承載后被切斷，與冒落矸石、巷幫實(shí)體煤和巷旁支護(hù)體的協(xié)同作用形成“砌體梁”平衡結(jié)構(gòu)。大傾角厚層堅(jiān)固頂板巷旁支護(hù)力學(xué)模型如圖3所示。其中，P0為巷幫實(shí)體煤對(duì)頂板的支護(hù)阻力集度；P1為巷旁支護(hù)體對(duì)頂板的支護(hù)阻力集度；P2為垮落矸石對(duì)基本頂1的支護(hù)阻力集度；P3為垮落矸石對(duì)基本頂2和直接頂?shù)闹ёo(hù)阻力集度；Pn為基本頂受上覆巖層作用力；x0為巷幫實(shí)體煤松動(dòng)區(qū)有效寬度；Lk為巷道維護(hù)寬度；Lc為巷旁支護(hù)體有效寬度；α為煤層傾角。

圖3 大傾角厚層堅(jiān)固頂板巷旁支護(hù)力學(xué)模型Fig.3 Mechanics model of roadside support with large inclination and thick solid roof

2.1 巷旁支護(hù)體支護(hù)阻力理論計(jì)算

巷旁支護(hù)體前期以讓壓為主，后期巷旁支護(hù)體要有足夠高的強(qiáng)度抵抗頂板的回轉(zhuǎn)下沉。因此，在計(jì)算巷旁支護(hù)阻力時(shí)，應(yīng)以頂板運(yùn)動(dòng)后期為準(zhǔn)。此時(shí)，采空區(qū)側(cè)頂板在切頂卸壓的作用下已經(jīng)充分冒落，矸石對(duì)頂板具有支撐作用，建立力學(xué)平衡方程：

式中：Lx為基本頂1的懸頂長(zhǎng)度；L3為矸石對(duì)基本頂2 和直接頂作用長(zhǎng)度；γ1為基本頂1 巖層容重；m1為基本頂1巖層厚度；L1為巖塊B長(zhǎng)度；γ2為直接頂與基本頂2 容重；m2為直接頂與基本頂2 厚度；L2為直接頂與基本頂2懸頂長(zhǎng)度。

由于P0等于松動(dòng)區(qū)煤體的殘余抗壓強(qiáng)度σc，考慮到應(yīng)力集中系數(shù)K，此時(shí)，巷旁支護(hù)體的支護(hù)阻力P1為

式中：λ為側(cè)壓系數(shù)；m0為煤層厚度；φ0為煤層與頂?shù)装褰唤缑娴膬?nèi)摩擦角；c0為煤層與頂?shù)装褰唤缑娴酿ぞ哿Α?/p>

根據(jù)彈性地基理論可知：

2.2 巷旁支護(hù)體合理寬度理論計(jì)算

從受力角度分析，巷旁支護(hù)體主要受頂板上覆載荷、巷旁支護(hù)體與頂?shù)装逯g的摩擦力以及垮落矸石對(duì)巷旁支護(hù)體的側(cè)向壓力作用。如圖3所示，假設(shè)矸石之間不存在摩擦力，則垮落矸石對(duì)巷旁支護(hù)體的側(cè)向壓力F為

式中：Gw為采空區(qū)矸石的重力；u1為矸石與底板之間的摩擦因數(shù)；γw為矸石容重；hc為巷旁支護(hù)體高度；l為工作面長(zhǎng)度。

巷旁支護(hù)體與頂?shù)装逯g的摩擦力f為

式中：u2為巷旁支護(hù)體與頂板之間的摩擦因數(shù)；γc為巷旁支護(hù)體容重；u3為巷旁支護(hù)體與底板之間的摩擦因數(shù)。

對(duì)于巷旁支護(hù)體，若要穩(wěn)定，其所受摩擦力應(yīng)滿足：

依據(jù)式(1)～(8)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查可得相關(guān)參數(shù)為：K=2，x0=4.66 m，γ1=26.3 kN/m3，m1=5.1 m，L1=30 m，γ2=27.4 kN/m3，m2=7.48 m，L2=25 m，L3=5 m，σc=0.74 MPa，x0=4.66 m，λ=0.5，m0=1.7 m，H=620 m，c0=2 MPa，φ0=25°，將這些參數(shù)代入式(8)，可以得到巷旁支護(hù)體的最小寬度為0.98 m。

3 巷旁讓壓支護(hù)機(jī)制

為確保沿空巷道的正常使用，巷旁支護(hù)體設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮采空區(qū)矸石壓縮流變特性，要求巷旁支護(hù)體與采空區(qū)矸石在頂板巖梁作用下產(chǎn)生的壓縮流變變形規(guī)律相互協(xié)調(diào)一致。在留巷前期，巷旁支護(hù)體需具有一定的讓壓性，允許頂板具有一定的回轉(zhuǎn)下沉量。在留巷穩(wěn)定階段和二次采動(dòng)階段，巷旁支護(hù)體必須擁有足夠高的強(qiáng)度來抵抗頂板進(jìn)一步的回轉(zhuǎn)下沉，達(dá)到“前期讓壓，后期抗壓”的支護(hù)效果?！叭?剛”組合巷旁支護(hù)體結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 “柔-剛”組合巷旁支護(hù)體結(jié)構(gòu)示意圖Fig.4 Structure diagram of "flexible-rigid" combined roadside support

假設(shè)沿空留旁構(gòu)筑后某一時(shí)刻t1，頂板巖梁觸矸及采空區(qū)矸石開始受壓，此時(shí)巷旁支護(hù)體與采空區(qū)矸石流變變形如圖5所示。

圖5 巷旁支護(hù)體與采空區(qū)矸石流變變形示意圖Fig.5 Schematic diagram of rheological deformation of roadside support and goaf gangue

頂板巖梁的下沉量主要與冒落區(qū)巖層碎脹性有關(guān)，隨著頂板巖梁的回轉(zhuǎn)下沉，采空區(qū)矸石壓縮量逐漸增大，等效碎脹系數(shù)逐漸減小。頂板巖梁的下沉量與碎脹系數(shù)關(guān)系為[20]

式中：Sw為頂板巖梁的下沉量；KA為冒落頂板巖層碎脹系數(shù)，一般取1.25～1.35；Ky為冒落帶矸石壓實(shí)后的碎脹系數(shù)，一般取1.05。

由于巷旁支護(hù)體與采空區(qū)矸石在頂板巖梁作用下產(chǎn)生的壓縮流變變形規(guī)律相互協(xié)調(diào)一致，則“柔-剛”組合巷旁支護(hù)體的壓縮量Sc可通過頂板巖梁的下沉量Sw計(jì)算得到：

若要發(fā)揮冒落矸石、巷幫實(shí)體煤和巷旁支護(hù)體的協(xié)同支護(hù)作用，應(yīng)讓采空區(qū)矸石充分壓實(shí)，此時(shí)巷旁支護(hù)體的壓縮量為，則巷旁支護(hù)體讓壓量Sy及巷旁支護(hù)體柔性材料高度h1應(yīng)滿足：

式中：ε為柔性材料彈性應(yīng)變率，取0.15。

將各參數(shù)取值代入式(11)和(12)，得出巷旁支護(hù)體的最小讓壓量為94 mm，柔性材料最小高度為626 mm。

4 數(shù)值模擬

4.1 模型建立

為確定大傾角沿空巷道巷旁支護(hù)體合理寬度及讓壓尺度，以四川柏林煤礦-2446(k26)南段綜采工作面為背景，建立數(shù)值模型，如圖6所示。根據(jù)南段綜采工作面實(shí)際情況，模型長(zhǎng)×寬×高為200 m×1 m×140 m，模型四周采用應(yīng)力邊界，底部采用固定位移邊界，模型上部施加均布面力，水平和垂直位移不進(jìn)行約束。巷旁充填體柔性材料部分采用應(yīng)變硬化模型，其余部分均采用摩爾-庫侖模型。煤層頂?shù)装鍘r層物理力學(xué)參數(shù)見表1。

表1 煤層頂?shù)装鍘r層物理力學(xué)參數(shù)Table 1 Physical and mechanical parameters of coal roof and floor rocks

圖6 數(shù)值模型與-2446(k26)南段綜采工作面空間位置分布Fig.6 Numerical model and spatial location distribution of -2446 (k26) south section fully mechanized coal face

4.2 模擬方案

模擬方案采用單因素分析法，根據(jù)上述理論分析可得巷旁支護(hù)體寬度應(yīng)大于0.98 m，范圍設(shè)置為1.0～3.0 m；巷旁支護(hù)體讓壓尺度應(yīng)大于94 mm，及柔性材料高度不小于626 mm，巷旁支護(hù)體總的高度為1.7 m，通過柔性材料與剛性材料在巷旁支護(hù)體中的高度占比來控制讓壓尺度，其范圍設(shè)置為1∶5～5∶5。模擬方案如表2所示，其中方案1～5為巷旁支護(hù)體合理寬度，方案6～10 為巷旁支護(hù)體讓壓尺度。

表2 巷旁支護(hù)體寬度與讓壓尺度組合方案Table 2 Roadway side supporting body widths and let pressure scales combination schemes

4.3 數(shù)值計(jì)算結(jié)果分析

分別對(duì)不同護(hù)巷旁支護(hù)體寬度及讓壓尺度沿空留巷模型中實(shí)體煤、巷道頂板和巷旁支護(hù)體變形量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，結(jié)果分別如圖7和圖8所示。

從圖7可以看出：實(shí)體煤幫變形和巷道頂板下沉隨著巷旁支護(hù)體寬度增加逐漸減小，巷旁支護(hù)體寬度由1.0 m 增加至3.0 m，實(shí)體煤幫變形量由154 mm 降低至127 mm，巷道頂板最大下沉量由235 mm降低至183 mm。而巷旁支護(hù)體寬度對(duì)其自身壓縮量的影響存在一個(gè)閾值，未達(dá)到閾值前，巷旁支護(hù)體壓縮量隨寬度增加而減小，寬度由1.0 m增加至2.0 m時(shí)，巷旁支護(hù)體壓縮量由126 mm降低至93 mm；達(dá)到閾值后，巷旁支護(hù)體壓縮量基本保持在93 mm左右。整體來說，巷旁支護(hù)體寬度對(duì)留巷穩(wěn)定性影響顯著，巷旁支護(hù)體寬度越大，沿空留巷越穩(wěn)定，但考慮到矸石墻壘筑工作強(qiáng)度較大，巷旁支護(hù)體寬度設(shè)置為2.0 m最合理。

圖7 不同護(hù)巷旁支護(hù)體寬度下實(shí)體煤、巷道頂板和巷旁支護(hù)體變形量曲線Fig.7 Curves of deformation of solid coal,roadway roof and roadway side supporting body under different widths

由圖8可以看出：巷旁支護(hù)體讓壓尺度對(duì)實(shí)體煤幫的變形量幾乎無影響，變形量保持為150 mm左右；對(duì)頂板下沉和巷旁支護(hù)體壓縮變形的影響主要取決于采空區(qū)矸石的壓實(shí)情況：當(dāng)讓壓尺度為1:5 和2:5 時(shí)，巷旁支護(hù)體讓壓量不足以使得采空區(qū)矸石充分壓實(shí)，巷旁支護(hù)體被壓壞，導(dǎo)致頂板下沉量和巷旁支護(hù)體壓縮量較大；當(dāng)讓壓尺度為3∶5～5∶5 時(shí)，巷旁支護(hù)體讓壓量足以使得采空區(qū)矸石充分壓實(shí)，頂板下沉量和巷旁支護(hù)體壓縮量基本穩(wěn)定在220 mm 和100 mm左右，較方案6和7顯著降低。綜上可知，巷旁支護(hù)體讓壓尺度設(shè)置為3:5即可滿足采空區(qū)矸石充分壓實(shí)所需讓壓量。

圖8 不同讓壓尺度下實(shí)體煤、巷道頂板和巷旁支護(hù)體變形量曲線Fig.8 Curves of deformation of solid coal,roadway roof and side support under different let pressure scales

5 工程實(shí)踐

5.1 沿空留巷支護(hù)方案

1) 留巷巷道超前支護(hù)。巷內(nèi)基本支護(hù)采用“錨桿(索)+錨網(wǎng)”聯(lián)合支護(hù)。巷道頂板上每排布置2 根螺紋鋼錨桿和3 根恒阻大變形錨索，錨桿(索)垂直打在巷道頂板上，巷道左右兩幫各布置2根螺紋鋼錨桿，沿頂板及巷幫鋪設(shè)鋼絲網(wǎng)，下順槽支護(hù)參數(shù)如圖9所示。

圖9 下順槽支護(hù)參數(shù)Fig.9 Supporting structure of lower trough

2) 沿空留巷臨時(shí)支護(hù)。沿空留巷時(shí)臨時(shí)支護(hù)如圖10 所示。工作面下端頭無架段采用單體支柱配HDJA-1 200 mm 鉸梁支護(hù)頂板，支柱柱距為0.8 m、排距為1.2 m。由于工作面刮板運(yùn)輸機(jī)較寬，當(dāng)刮板運(yùn)輸機(jī)靠采空區(qū)一側(cè)邊沿與其后方排支柱之間的距離大于0.3 m時(shí)，在刮板運(yùn)輸機(jī)靠采空區(qū)一側(cè)的邊沿?fù)酱蛞慌艈误w支柱。待移溜、移柱后要及時(shí)掛梁對(duì)新揭露出的頂板進(jìn)行支護(hù)。根據(jù)工作面單循環(huán)進(jìn)度，對(duì)工作面下端頭新揭露出的頂板可交替使用長(zhǎng)短鉸梁進(jìn)行支護(hù)，確保工作面下端頭無架段端面距在0.5 m范圍內(nèi)。

圖10 沿空留巷臨時(shí)支護(hù)Fig.10 Temporary support of reserved lanes along goaf

3) 沿空留巷幫頂加強(qiáng)支護(hù)。根據(jù)柏林煤礦頂板來壓規(guī)律，確定工作面煤壁前20 m 為動(dòng)壓影響范圍，工作面煤壁后120 m 為周期來壓影響范圍。動(dòng)壓影響區(qū)20 m 段和周期來壓影響區(qū)120 m 段加強(qiáng)支護(hù)，均采用DZ35-250/100和DZ25-250/100型單體液壓支柱配合木挑板或鉸梁(頂板完整性較差時(shí)使用)進(jìn)行支護(hù)，支柱的支護(hù)柱距為1 m。工作面煤壁后方120 m 以外，壓力趨于穩(wěn)定，可對(duì)120 m以外的單體液壓支柱進(jìn)行回撤。

5.2 應(yīng)用效果

根據(jù)上述研究結(jié)果，在四川柏林煤礦-2446(k26)南段綜采工作面進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，巷旁支護(hù)體寬度為2.0 m，讓壓尺度為3:5，其中，柔性材料采用高分子膨脹材料，剛性材料采用矸石、水泥、河沙以及外摻劑等組成的矸石混凝土充填材料。巷旁支護(hù)體臨采空區(qū)側(cè)噴一層厚約為10 mm 的泡沫材料，用于緩解垮落矸石對(duì)墻體的沖擊力，臨巷側(cè)架設(shè)護(hù)墻鋼筋網(wǎng)。

對(duì)巷道頂?shù)装寮跋飵妥冃瘟窟M(jìn)行長(zhǎng)達(dá)6個(gè)月的監(jiān)測(cè)，變形監(jiān)測(cè)曲線如圖11 所示。采空區(qū)矸石壓實(shí)至6 個(gè)月，巷道變形趨于平穩(wěn)，監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，頂板最大下沉為103 mm，兩幫移近106 mm，底鼓為50 mm，能夠滿足巷道生產(chǎn)需要。

圖11 變形觀測(cè)曲線Fig.11 Deformation observation curve

6 結(jié)論

1) 按照時(shí)間將沿空留巷頂板運(yùn)動(dòng)劃分為前期活動(dòng)、過渡期活動(dòng)和后期活動(dòng)，根據(jù)不同時(shí)期厚層堅(jiān)固頂板覆巖垮落特征，指出了大傾角煤層沿空留巷時(shí)，頂板極易形成長(zhǎng)懸臂梁的“大結(jié)構(gòu)”的技術(shù)難題。

2) 建立了大傾角煤層切頂留巷巷旁支護(hù)力學(xué)模型，推導(dǎo)了巷旁支護(hù)體及采空區(qū)矸石對(duì)頂板巖梁的支護(hù)阻力方程；通過考慮垮落矸石對(duì)巷旁支護(hù)體的側(cè)向壓力作用，得到了巷旁支護(hù)體的最小寬度為0.98 m。

3) 分析了“柔-剛”巷旁支護(hù)體結(jié)構(gòu)讓壓機(jī)制，即留巷前期柔性材料讓壓，后期剛性材料抗壓的巷旁支護(hù)原理，并根據(jù)巷旁支護(hù)體與采空區(qū)矸石壓縮流變變形的協(xié)調(diào)一致性，計(jì)算出巷旁支護(hù)體最小讓壓尺度為94 mm。

4) 通過數(shù)值模擬分析了不同護(hù)巷旁支護(hù)體寬度及讓壓尺度對(duì)沿空留巷穩(wěn)定性的影響，確定了巷旁支護(hù)體最合理寬度為2.0 m，讓壓尺度為3∶5。工程實(shí)踐表明采用所確定的參數(shù)能有效保障礦井的安全生產(chǎn)。