大采高综采因其适用性强和工艺简单等优势,已成为我国厚煤层开采的主要方法之一。然而随着开采深度的增加和开采高度的加大,大采高综采煤壁片帮问题更加突出,严重地制约了工作面安全、高效生产。大采高综采煤壁片帮以斜直线型和圆弧型滑移为主,占比80%以上。现有成果多采用滑动体理论研究两种片帮的破坏机理及影响因素,但是在研究过程中,存在煤壁稳定性安全系数变化规律不明、最大滑移深度及最危险滑移面难以预测等问题,由此对工程实际中煤壁片帮控制带来了困难。鉴此,本文采用现场观测、理论推导、实验室试验和数值模拟相结合的方法,以红庆河煤矿3-1101工作面为背景,对大采高综采面煤壁斜直线型和圆弧型滑移面安全系数的变化规律、煤壁最危险滑移面与极限平衡滑移面的位置,液压支架初撑力、护帮高度和护帮板水平推力对工作面煤壁稳定性的影响规律,弱化顶板控制煤壁片帮机理等问题展开了系统研究。论文的主要工作和取得的主要成果如下:（1）考虑工作面煤壁受力特征,采用极限平衡分析精确解法建立了煤壁斜直线型滑移片帮的力学模型,并推导了其安全系数计算的数学模型,得出了滑移面安全系数随滑移面位置的变化规律,据此提出了确定斜直线型极限滑移深度和最危险滑移深度的方法,并通过现场实测验证了片帮深度预测方法和安全系数数学模型的准确性。结果表明:沿着煤壁深度方向,滑移面安全系数随滑移面深度的增加呈先减小后增大的变化规律;沿着煤壁高度方向,随着滑移面起点从底板向顶板移动,煤壁滑移面的安全系数呈先减小后增大的变化规律,最小安全系数位置（即最危险滑移面位置）始终出现在距底板0.31倍采高处,不受开采因素的影响。根据滑移面安全系数变化规律得到红庆河煤矿3-1101工作面斜直线型滑移面最小安全系数为0.9277,对应的最危险滑移深度为0.90 m,最大滑移深度为2.12 m。与已有压剪式算法和滑落式算法等最大片帮深度预测方法相比较,其结果更接近现场实测的最大片帮深度2.08 m。煤壁最小安全系数数值随煤体内聚力和内摩擦角的增大分别呈线性规律和指数规律增加,随埋深和采高均呈对数规律降低,并且根据增幅得出了内聚力和埋深对斜直线型滑移面最小安全系数的影响较为显著。（2）考虑工作面煤壁受力特征,采用简化Bishop条分法建立了煤壁圆弧型滑移片帮的力学模型,并推导了其安全系数计算的数学模型,得出了安全系数的分布规律,据此提出了确定煤壁圆弧型极限滑移深度和最危险滑移深度的方法,并通过现场实测验证了片帮深度预测方法和安全系数数学模型的准确性。结果表明:在煤壁深度方向上,煤壁滑移面安全系数随滑移面深度的增加呈先减小后增大的规律。根据安全系数分布规律得出了红庆河煤矿3-1101工作面圆弧型最大滑移片帮深度为2.2 m,与已有压剪式算法和滑落式算法等最大片帮深度预测方法相比较,更接近现场实测的最大片帮深度2.25 m。煤壁圆弧型滑移面最小安全系数随煤的内聚力的增加呈线性规律增大,随煤的内摩擦角的增加呈二次项式规律增大,随煤层埋深和采高的增加均呈对数规律降低。当采用仰斜开采时,随煤层倾角的增加呈线性规律降低;当采用俯斜开采时,随煤层倾角的增加呈线性规律增大。（3）采用FLAC3D数值模拟软件,模拟分析了液压支架初撑力、护帮高度和护帮板水平推力对煤壁稳定性的影响规律,揭示了支架护帮板支护参数与支架初撑力维护煤壁稳定性的机理。结果表明:当支架初撑力由0 k N提升到12000 k N后,煤壁超前支承压力峰值降低了16.8%,煤壁破坏面积降低了27.78%,煤壁水平变形量降低了21.33%。说明提高支架初撑力可减小顶板下沉量,改变超前支承压力分布,减小煤壁破坏面积和水平变形量。提高护帮高度和护帮板水平推力,可有效减小煤壁水平变形量,但是煤壁支承压力以及破坏面积的减少甚微,表明提高护帮板支护是通过对煤壁的横向变形进行干预,使其变回三向受力状态,从而提高煤壁稳定性。提升初撑力是通过减小煤壁承受载荷以维护煤壁稳定,提升护帮板支护通过减小煤壁水平变形以维护煤壁稳定。（4）基于强度折减理论,采用FLAC3D数值模拟软件计算了煤壁稳定系数,并定量地研究了煤壁稳定性与液压支架初撑力、护帮高度与护帮板推力之间的关系。结果表明:在任意给定初撑力条件下,煤壁最小安全系数与护帮高度和护帮板推力均呈正相关关系,且每组护帮高度和护帮板推力对应一个滑移面最小安全系数,据此,可为液压支架选型以及护帮板优化提供定量指标。（5）基于温克尔弹性地基梁理论和基本顶断裂结构“砌体梁”理论,分别揭示了直接顶和基本顶注水控制片帮的机理,并用数值模拟验证了顶板注水方法的良好效果。结果表明:直接顶在注水后弹性模量降低,根据弹性地基梁理论建立煤壁与顶板的受力模型,分析后可得出直接顶的软化会使煤壁上方支承压力峰值向煤壁内部转移且支承压力整体下降,从而提升煤壁稳定性。初采期的基本顶在开切眼注水预裂后由固支梁受力状态转化为简支梁受力状态,初次断裂步距会大幅缩短,煤壁支承压力也随之降低;基本顶初次断裂后,在巷道中对基本顶进行超前预裂,可以降低基本顶的断裂步距和回转量,从而降低顶板施加在工作面煤壁的压力,达到控制片帮的目的。与“顶板未处理”相比较,当使用“顶板注水处理”方法后,支承压力峰值降低了17.82%,峰值位置距煤壁表面的距离增加了40%,煤壁破坏面积降低了26.92%,煤壁滑移面最小安全系数提高了19.67%。