针对极寒地区深井工程设计与施工过程中存在井筒压力大、施工工期短，岩石与支护材料力学参数变异性大的特点，结合黑龙江某钼矿混合井的设计，建立了基于可靠性方法与经验法相结合井筒支护厚度优化方法。进行工程岩体结构面调查和岩石力学实验，采用参数折减法获得岩体力学参数；同时对水压致裂法测量的地应力数据进行拟合获得水平地应力随深度变化规律。研究支护体与围岩的相互作用机理，计算竖井侧压力，依据安全系数法，结合井巷设计规范，初步拟定井筒支护厚度。再使用Midas/gts数值模拟软件分析，验证拟定厚度井筒的应力、应变、位移情况。研究了岩体及支护体的力学参数随机分布规律，建立了井筒支护厚度的可靠性计算方法，分别计算了拟定支护厚度的可靠度指标和破坏概率，根据目标可靠度优化支护厚度。建立基于经验法、数值模拟及可靠性方法相结合井筒支护厚度优化方法，可以在类似矿山深竖井支护厚度优化中推广使用。