工作面双巷布置具有掘进速度快、缓解开采接续紧张等优点,被西部矿区广泛应用,双巷掘进后,两顺槽之间的煤柱即为区段煤柱。区段煤柱在发挥护巷作用期间,多次受到采动影响,若煤柱留设尺寸过小,则煤柱发生压裂破坏,致使空气进入采空区引发遗煤自燃;若留设尺寸过大,不仅造成煤炭资源的浪费,还有可能诱发顶板事故、冲击地压等动力灾害。在大采高厚硬顶板开采条件下,工作面及巷道矿压规律与一般工作面表现出明显不同,尤其侧向矿压显现明显,来压快、强度大,导致区段煤柱所受应力环境复杂,其合理尺寸的确定更加困难。基于此,本文采用现场监测、理论分析及数值模拟相结合的方法,针对工作面矿压显现规律,采空区覆岩运动特征,工作面侧向强矿压显现机理及区段煤柱合理尺寸确定开展了深入研究,论文主要工作及研究成果如下:(1)基于察哈素煤矿大采高厚硬顶板工程条件,制定了工作面液压支架工作阻力、支承压力分布及围岩变形监测方案,获得了液压支架的工作阻力特性及增阻特性,分析了工作面矿压显现规律,确定了31301工作面周期来压步距及支承压力超前影响范围。(2)利用冲洗液漏失量法、钻孔电视探测等方法研究了采空区的覆岩运动规律,确定了察哈素煤矿31301、31303工作面采空区垮落带、裂隙带发育高度,获得了冒落带高度与基本顶厚度的关系,分析了工作面侧向强矿压显现的影响因素。(3)以工作面矿压显现特征为基础,分析了工作面侧向顶板破断位置与形式,确定了煤柱侧向影响范围和松动圈大小,建立了侧向弧形三角板力学模型,考虑坚硬顶板的影响,研究了察哈素煤矿顶板破断特征,并对目前区段煤柱尺寸的合理性进行了探讨。(4)以察哈素煤矿为工程背景,建立FLAC3D数值计算模型,获得了不同宽度区段煤柱垂直应力、位移、塑性区分布规律,根据模拟结果对比分析及区段煤柱保持稳定的基本条件,确定了大采高厚硬顶板开采条件下区段煤柱的合理尺寸。本论文有图98幅,表3个,参考文献69篇。