煤矿工作面开采后，当上覆岩层垮落带内含有较为坚硬且难以充分垮落的厚层坚硬顶板时，沿空留巷上方顶板容易在采空区侧形成悬顶结构，严重影响沿空留巷的正常留设。切断留巷与采空区侧顶板上方弧形三角板顶板之间的联系是沿空留巷围岩控制的关键措施，而定向预裂爆破切顶卸压技术多被现场采用，其应用效果直接决定沿空留巷能否留设成功。
　　以云盖山一矿22204工作面为工程背景，综合利用实验室试验、理论分析、数值模拟、现场试验等手段对直接顶内含有厚层较坚硬砂岩的定向预裂爆破切顶卸压沿空留巷机理和关键参数进行了研究，包括切顶钻孔参数以及预裂爆破参数。取得了以下研究成果：
　　（1）建立了坚硬顶板悬梁结构力学模型，推导获得切顶卸压前后考虑弯曲作用、剪切作用以及二者共同作用下悬梁的挠度与应力表达式，进而分析了切顶卸压沿空留巷机理。
　　（2）基于理论分析并通过CDEM软件建立数值模型，对比分析了不切顶与切顶、不同切顶高度以及不同切顶角度方案下沿空留巷围岩变形与应力分布特征，得到了云盖山一矿22204运输顺槽沿空留巷切顶卸压钻孔的理论范围值，包括切顶高度、切顶角度以及切顶钻孔间距，通过现场试验优化得到了满足现场实际要求的合理切顶高度约为9m，切顶角度为15°，切顶钻孔间距为800mm。
　　（3）研究了聚能预裂爆破定向切缝机理，分析了影响预裂爆破效果的影响因素，包括装药量、封孔长度、装药结构以及爆破孔间距等，进行了井下爆破试验，提出采用隔孔爆破的方式，利用非爆破导向孔联结相邻爆破孔的裂缝，并采用井下钻孔窥视技术对爆破效果进行监测，最终确定了云盖山一矿22204运输顺槽沿空留巷合理的预裂爆破参数。
　　（4）在云盖山一矿22204工作面运输顺槽进行了现场工业性试验，观测数据显示：通过定向爆破有效切断了采空区侧顶板岩层，留巷围压压力下降，垮落的矸石对采空区进行充填并一定程度上支撑下沉顶板，起到了较好的卸压效果，提高了留巷的稳定性。
　　该研究对于坚硬顶板条件下沿空留巷切顶卸压机理及关键参数确定方法的研究，为同类型矿井沿空留巷提供了借鉴，具有重要的参考价值。