本论文以唐家河煤矿1813大倾角综采工作面冒顶片帮事故为研究背景,采用现场调研、数值模拟、力学分析和现场试验相结合的方法,对该事故的发生原因进行了系统的分析研究,同时,提出了大倾角采煤工作面过断层破碎带的最佳处置方案,并成功应用于现场。取得的主要研究成果如下所述:(1)由三维数值模拟结果可知,大倾角工作面采场垂直应力整体呈现近水平分布状态,但在断层破碎带位置会产生畸变,即在其两侧均存在一定的应力集中波峰。在煤层开采过后,受临空面和重力分力的影响,采空区四周煤岩体内部将产生明显的拉应力和压应力集中现象,此时,采空区上覆顶板岩层主要依靠其上部和下部的煤体来支撑。同时,受断层破碎带的影响,工作面前方煤体的中上部位置会产生明显的条带状压应力集中现象。在倾向方向上,工作面机巷和风巷附近位置存在压应力集中区,且机巷位置的压应力峰值大小及分布范围均大于风巷位置,且工作面顶板中上部出现大范围拉应力集中区,最大为4.0Mpa;在走向方向上,受断层破碎带的影响,工作面中部的压应力集中峰值最大,其次为上部,下部则最小,中上部的应力集中峰值明显大于下部,且集中区域更靠近工作面煤壁。(2)将1813综采工作面煤壁片帮形式归结为上部剪切滑移片帮和整体剪切滑移片帮两大类,并以其为研究对象,建立煤壁剪切破坏力学模型,经推导得到了煤壁稳定性系数W的判定公式。在此基础之上,得出顶板压力Q的增大是煤壁发生破坏的最主要原因;工作面底板爬坡角度а越大,煤壁所能承受的顶板压力Q就越小,煤壁就越容易片帮破坏;煤体的内聚力c、内摩擦角φ越大,煤壁所能承受的顶板压力Q就越大,煤壁就越稳定,相对而言,煤体内聚力c对煤壁稳定性的影响程度更大。1813综采工作面在开采至断层构造带过程中,底板沿走向方向爬坡角度增大,导致煤壁所能承受的顶板压力降低,从而引起了此次大面积冒顶片帮事故的发生。(3)通过室内破碎胶结体压缩试验得出,注浆固结可以有效提高破碎煤岩体的整体强度和稳定性,破碎胶结体试件的强度和抗变形能力均随浆材强度和岩体强度的提高而增大;破碎胶结体的承载特性是其内部的岩块支撑系统和浆体骨架结构之间耦合作用的结果,但浆体骨架结构在其中起主导作用,岩块支撑系统只为辅助作用;同时,破碎胶结体试件的破坏模式主要由浆体决定,岩块强度的提高并不能够彻底改变其破坏模式。注浆加固技术可用于1813工作面冒顶片帮区的快速处置。(4)在室内破碎胶结体压缩试验和大倾角工作面煤壁稳定性判定的基础之上,提出了一套适用于大倾角工作面过断层破碎带的注浆加固快速处置方案,该方案主要包括顶板冒空区注浆充填、工作面冒落煤矸石注浆固结、煤壁注浆加固三部分内容,并成功应用于现场处置,所得结果可为类似地质条件下的煤层开采提供一定的理论指导及案例借鉴。