综采工作面超前巷道受到开拓和采动等多重因素影响，是顶板管理的难点和重点，对于深部高应力开采煤矿和现代化大型矿井，传统的单体支柱支护方式从支护能力和推进效率均无法满足超前支护的需求。近年来兴起的超前液压支架提高了支护质量并适应了自动化高速推进需求，成为超前支护技术装备领域的重大进步。超前液压支架发展主要集中在架型结构上，实际使用过程存在对顶板二次扰动等负面影响，制约超前液压支架支护技术的进一步发展。　　本文以西部完整性较强的鄂尔多斯煤层和东部兖州矿区深部综放开采煤层两种代表性矿井为案例，围绕超前液压支架支护系统存在的问题，从超前支护距离确定，超前支架和顶板相互作用机理，超前支架稳定性，超前支架结构优化和现场试验等方面对超前支护系统及适应性展开了研究。相关研究工作主要包括以下几个方面：　　（1）以巷道变形和超前应力两个参数作为稳定控制指标，数值模拟并结合现场观测确定超前支护距离。以东滩煤矿地质资料为背景，采用 FLAC3D仿真模拟了埋深、巷道宽度和采空区等因素对超前巷道应力分布影响，并通过现场实测显示深部沿空留巷条件下超前应力剧烈影响范围超过60m，采用高的支护强度控制形变；榆神矿区某矿超前巷道矿压观测和数值模拟共同显示，超前巷道变形和顶板离层受回采扰动影响较小，相对剧烈影响区段在20m左右。　　（2）针对反复支撑对顶板破坏问题，提出了”低初撑，高工阻”的超前支护理念。分析超前液压支架对顶板的破坏和扰动型式，锚杆受力观测表明超前段锚杆仍起到主导作用，超前支架因采用低的初撑力尽可能避开对其损害。利用AUTODYN软件研究顶梁对顶板扰动范围和规律的基础上，提出采用凹凸顶梁来避让锚杆的结构措施。超前支架需保持高的工作阻力抵抗顶板冲击载荷，将破坏模式由”崩塌式破坏”减弱为”渐进式破坏”。　　（3）为改善超前支护效果，提出了沿走向非等强支护的方法。通过对不同巷道围岩应力、位移、剪切破坏程度数值模拟和现场观测发现，超前支护中离工作面远的区域受采动影响较小，顶板下沉量、巷道变形量均逐渐减小。通过采用设置不同立柱缸径或数量实现静态非等强，以及调整安全阀或减压阀的方式实现动态非等强，实现与超前段应力和变形分布适应的动态成组协调控制。　　（4）分析超前支架横向稳定性、纵向稳定性和支护稳定性并提出控制措施。针对支护稳定性，推导了伸缩筒式直线型稳定机构和四连杆双纽线稳定机构的运动轨迹和受力状态公式，结果表明伸缩筒式超前支架随高度增加容易产生结构破坏和失稳，宜在短顶梁超前支架上应用；四连杆受控性好，为大断面超前液压支架的首选稳定机构。　　（5）提出了超前液压支架支护系统设计一般原则和支护参数确定方法。为解决四连杆类超前液压支架轻量化和可靠性要求，建立了多目标优化模型，相同外载荷下以超前支架连杆受力绝对值之和、质量之和最小为目标。多目标优化模型的求解基于NSGA-Ⅱ算法求解，并使用模糊集合理论的方法选择最优解，在MATLAB环境下编制成可视化计算程序，应用此程序优化优化了ZTC16044/27/50超前液压支架参数，为提高超前液压支架综合性能提供一种新的有效途径。　　（6）基于本文提出的超前支护方法和理念，开发了ZCZ25600/22/38超前液压支架，在东滩煤矿14310综放工作面沿空留巷轨道顺槽进行了工业性应用，控制了超前压力，维护巷道围岩的完整性；ZTC16044/27/50超前液压支架在神木红柳林煤矿7m大采高工作面回风巷超前段进行应用，和工作面成套装备配套使用，最高月产超120万t。　　论文提出的超前支护距离的确定方法、”低初撑，高工阻”支护理念、非等强支护理论，以及超前支架优化设计方法，提高了超前液支护系统的适应性，在西部顶板完整矿区得到了广泛应用，并在部分高应力矿井得以推广。论文研究成果对于保证矿井安全、高效生产提供了保障，并为自动化和智能化生产打下了基础。