本文采用理论分析、数值计算和工业性试验相结合的方法，研究了沿空留巷基本顶破断及其对留巷围岩小结构的影响规律，分析了预裂爆破后坚硬顶板结构的形成与稳定，模拟了预裂爆破对留巷围岩的卸压效果，提出了坚硬顶板预裂爆破与围岩控制方案。工业性试验取得成功，主要成果如下：（1）提出了沿空留巷基本顶四种可能的破断位置，通过理论计算确定了基本顶不同位置的最大弯矩。结果表明：非坚硬顶板条件下，基本顶破断一般发生在墙体外侧或实体煤上方；坚硬顶板的破断只发生在实体煤上方。（2）理论计算并对比分析了非坚硬顶板和坚硬顶板条件下不同因素对留巷小结构变形的影响：基本顶破断位置越靠近煤壁、关键块体长度越长实体煤帮和墙体变形越小，反之越大；实例分析的坚硬顶板条件下充填墙体和实体煤帮变形分别是非坚硬顶板时的4倍和2.5倍，因此应该采取人为干预措施。（3）提出了预裂爆破后基本顶两种结构形式和三种受力模型，计算了不同受力条件的巷旁支护阻力。两种结构包括铰接与切落；墙外铰接时破断块体对顶板侧向边界有压力作用；墙外切落时破断岩层与顶板侧向边界无力学联系；基本顶二次破断时垮落块体对原位基本顶有支撑作用，对墙体形成保护。（4）通过分析形成铰接结构的几何条件与平衡条件，认为形成充分卸压的切落结构应该尽量增大爆破弱化区域半径，以达到破断顶板与原位顶板的不接触；研究了坚硬顶板二次破断后稳定结构的形成条件，认为爆破弱化区域半径过大时不利于留巷小结构的稳定。因此爆破弱化区域半径R存在一个合理的取值范围L2m22hm/2L/2R L2(h m)/(2L22max max) L/2。（5）采用UDEC模拟了坚硬顶板在未切放顶、单线切顶+放顶和双线切顶+放顶三种情况下的卸压效果。结果表明：①基本顶分别在实体煤上方破断原位铰接、墙体外侧破断错位铰接和墙体外侧直接切落。②预裂爆破调整了坚硬顶板的破断位置与结构形态，缩小了留巷围岩变形量，卸压越充分变形量缩小程度越大。③预裂爆破优化了沿空留巷围岩应力场，爆破后侧向支承压力峰值明显下降，应力峰值点向围岩浅部转移。文章最后结合平煤十二矿条件提出了坚硬顶板预裂爆破与围岩控制方案，并进行了工程验证。