近些年来,我国综采工作面成套装备技术及其高效采煤方法迅速发展,并达到了世界领先的水平。然而,我国的地质情况十分复杂且煤层分布不均,且浅部赋存煤炭资源逐渐趋向枯竭,因此煤炭资源开发不断走向地球深部,深部超大采高开采已成为现阶段高效开采的发展趋势。深部开采所面临的恶劣环境将给支架设备和工作面顶板的安全性带来极大的挑战,现阶段尚无成熟的理论可有效指导综采设备的深部超大采高开采。鉴于此,本文采用理论建模、数值模拟、现场实验验证相结合的方法,深入研究超大采高液压支架力学特性和稳定性以及支架群组-围岩间耦合力学特性,进而确定综采工作面超大采高液压支架群组适应性支护策略,主要研究内容如下:超大采高液压支架结构大、重心高,其运动及姿态特性备受工程关注。本文采用矢量闭环原理建立超大采高液压支架运动学方程,建立两自由度的超大采高液压支架运动学模型,求解分析获得超大采高液压支架支护效率和摩擦系数、掩护梁外载荷、作用位置、立柱千斤顶倾角、水平千斤顶倾角等因素间的影响规律。综采工作面超大采高液压支架稳定性问题愈加凸显。根据力和力矩平衡原则,建立超大采高液压支架三维空间稳定性力学评价模型,以此为基础研究超大采高液压支架的横向稳定性和纵向稳定性,提出了液压支架不同失稳模式,获得摩擦系数、采高、顶梁外载荷等参数对于超大采高液压支架的稳定性影响规律。同时,建立立柱液压缸的稳定性解析,研究立柱千斤顶的结构稳定性,获得其临界载荷。为获取超大采高液压支架结构强度及其承载特性,采用Solidworks建模软件结合Workbench软件建立超大采高液压支架三维模型,对模型进行强度分析,获得超大采高液压支架受载后的变形和应力应变分布规律,进一步研究了顶梁上端偏载载荷对于支架自身变形和应力应变分布影响规律;并建立立柱的强度分析模型,研究了两端载荷、载荷端面距和油缸折线夹角对于立柱的变形和强度影响规律;最后建立了液压支架载掩护梁受冲击下的动力学响应模型,研究了顶板压力和摩擦系数对于液压支架响应的影响规律。基于板壳理论采用中厚板对工作面顶板进行表征,考虑顶板在初次破断和周期破断过程中边界约束不同,分别建立顶板的初次破断和周期破断的稳定性模型。同时,建立考虑顶板压力和支架护帮力的煤壁稳定性模型,探讨煤体自身参数、护帮力参数以及顶板压力参数对于煤体稳定性的影响规律,揭示了煤体弹性参数对于煤体稳定性的影响机理,提出煤壁片帮控制策略。考虑综采工作面前端的煤体和两侧回采巷道的弹性效应,将液压支架视为弹性基础,建立超前液压支架群组-围岩耦合力学模型,采用罚函数法将煤壁和回采巷道对顶板的约束作用添加到模型中;研究不同参数对于支架群组-围岩耦合系统的影响规律,揭示了支架群组与围岩顶板的耦合作用规律,得到了超大采高液压支架群组适应性非等强支护策略,从而可以有效适应顶板的变形。为验证上述建立模型和研究内容的准确性和科学性,在内蒙古神东公司上湾煤矿12401工作面进行超大采高液压支架群组-围岩耦合支护力学特性实验;同时,开展超大采高液压支架运动学模型验证性实验,应用本研究的理论模型开展了非等强支护试验,通过对比应用前后顶板的变形,验证了所建立模型的合理性和准确性。本文研究成果可为超大采高综采工作面的有效维护和管理提供理论依据,并可为超大采高液压支架结构设计、强度校核和智能化控制提供理论支撑,从而为保障工作面的安全性奠定基础,有一定的理论意义和工程价值。该论文有图111幅,表7个,参考文献137篇。