本项目属于矿业工程领域，针对我国赋存广、储量大的大倾角煤层大采高采场岩层控制问题，自2013年至2015年历时3年，得到国家自然科学基金项目（51204132）资助，发表代表性论文20篇，出版专著1部，发明专利4项，实用新型专利6项。

        大倾角煤层是指埋藏倾角为35°～55°的煤层。我国大倾角煤层约占有15％～20％的储量，50％以上的大倾角煤层为优质焦煤和无烟煤，是我国保护性开采的稀缺煤种，大采高开采方法可大大提高该类煤炭资源的采出效率，但大倾角大采高采场"支架-围岩"系统稳定性方面研究尚属空白，课题系统研究了大倾角煤层长壁大采高采场围岩空间非对称应力场形成与演化机制、关键层岩体结构形成与失稳机制、顶板变形破坏作用下工作面"支架-围岩"系统动态稳定性等问题。解决了大倾角大尺度采场支架-围岩系统稳定性控制、高煤壁片帮防控、开采装备动态防倒防滑、强采动巷道稳定性控制等技术难题。主要创新点为：

       （1）采用平面-立体组合物理相似材料模拟实验、多元数值仿真模拟、现场实测互馈研究方法，研究了大倾角长壁大采高采场围岩空间应力演化特征，揭示了大倾角大采高采场围岩三维非规则应力场形成与演化机制，并建立了应力拱壳分析模型，得出了应力拱壳形态方程，同时，揭示了采场"关键层"区域沿工作面倾斜方向迁移转化规律。奠定了大倾角煤层大采高综采理论基础。

       （2）研究了大倾角大尺度采场围岩运移规律，揭示了大倾角大采高采场梯阶状岩层结构周期性破坏具有强度大、步距小、周期短、有冲击性等特征。研发了大倾角大采高工作面"楔形"布置方式和顶板倾向分区控制关键技术，降低了工作面支架非均衡受载程度，杜绝了工作面支架受倾斜上部载荷冲击失稳现象。

      （3）运用杆件结构纵横弯曲理论、关键层理论和壳体理论，建立了高位梯阶结构力学模型，给出了高位梯阶结构稳定性方程，给出了结构具有拉伸、压剪和复合型失稳模式，对采场低层位岩层、垮落充填体、支架和煤壁的稳定性有明显影响。发明了大倾角大采高采动影响下高煤壁片帮综合防控方法、大断面异形回采巷道整体高强度柔性支护方法，解决了工作面高煤壁片帮防控、强扰动回采巷道稳定性控制难题。

      （4）运用刚体动力学、能量守恒原理与"R-S-F"系统动力学控制理论，揭示了大尺度采场倾斜砌体结构与支架六种接触作用方式。给出了该结构运动造成支架发生挤压型失稳、下滑型失稳和倾倒性失稳判定准则，揭示了大尺度高位岩体结构失稳产生冲击性来压、低位岩体结构失稳导致推垮失稳的致灾机制。研发了大尺度采场坚硬顶板综合弱化技术和"支架-围岩"系统动态稳定性控制方法，指导研制了大倾角煤层长壁大采高工作面成套综采装备。

       发表论文被他人引用近百次余次，高居大倾角煤层开采领域首位。2013年课题组成员撰写的博士论文"大倾角煤层长壁采场覆岩结构及稳定性控制"获陕西省优秀博士论文。课题组在美国采矿勘探学会（SME）官方杂志《Mining Engineering》上发表了题为"Theory and practice of fully mechanized longwall mining in steeply dipping coal seams"的论文，这是首次完全由中国国内学者撰写并在该世界采矿权威杂志上发表研究论文，引起了与会学者的广泛关注，同时，在世界采矿大会、国际岩层控制大会等国际会议上发表的相关学术论文，国际著名采矿专家、美国工程院院士Syd S. Peng 教授给予了高度评价。项目成果填补了国内外大倾角大采高开采岩层控制理论与技术空白，培养了博士研究生3人，硕士研究生10余人，近百名工程技术人员受益，具有广泛的影响。研究成果在新疆、四川、宁夏等得到广泛应用，取得了显著的社会和经济效益，具有广阔的推广应用前景和很强的竞争力。项目开辟了大倾角厚煤层综采新途径，促进了我国乃至世界煤炭行业技术进步。