沿空留巷是煤矿解决煤炭资源采出率低,采掘接替不协调等问题的常用方法之一,其中无充填墙体、无煤柱、组合支架被动切顶的自然沿空留巷方法以其较好的技术经济优势得到广泛应用,在山西老母坡矿、兰花宝欣矿等30多个工作面进行了工业性试验,均取得较好的留巷效果。本文以老母坡矿2104工作面和5101工作面为工程背景,研究自然沿空留巷方法的可行性及适用性。自然沿空留巷成功实施的关键在于侧向顶板的及时垮落,因此本文研究了自然沿空留巷的结构模型,并提出侧向顶板的极限垮落步距的计算方法。本文认为沿空巷道围岩在受到采动影响的情况下,与巷内支护体系形成稳定的结构,将巷旁支撑系统布置在顶板极限垮落距离内,能够提供足够的支撑阻力,保证侧向顶板的及时破断,形成稳定的留巷空间。以老母坡矿5101工作面为研究样本,分析沿空巷道顶底板的岩石物理力学参数及巷内支护体系的力学特性,在此基础上进行数值模拟分析,分析结果表明:工作面回采后,采场附近超前工作面前方10~20m范围内应力急剧升高,超过此范围应力降低到原岩应力水平,采空区后方应力逐渐稳定,有一定残余支撑强度。留巷空间内应力基本保持稳定,应力主要集中在巷道两帮,主要为采空区一侧。整个回采过程中工作面顶板呈现分段渐次垮落的特征,围岩变形量逐渐增大并趋于稳定,变形速度先增大后减小。在上述研究结果基础上,分析留巷空间内围岩稳定性的重要影响因素,设计正交试验方案进行多因素模拟试验,得出在不同影响因素组合的试验方案下巷道围岩的相对移进率,建立工程条件和工程结果相对应的数据库,以层次分析法结合模糊数学相关内容对数据库进行分析,建立巷道围岩变形的预测模型,得出各影响因素的权值,最终形成综合评价围岩分级标准并依据分级进行支护参数推荐。论文研究成果与老母坡矿2104工作面的工程实践情况相互印证,从理论与实践方面为自然沿空留巷方法的可行性与适用性提供了依据,具有显著的社会经济价值。该论文有图52幅,表18个,参考文献85篇。