以自移式破碎机半连续开采工艺为主的综合开采工艺具有效率高、成本低、适应能力强、环境友好的优点,在我国露天煤矿具有广阔的应用前景。但由于我国露天煤炭资源赋存条件具有多煤层、厚煤层、岩性差异大、地质构造复杂的主要特征,造成了综合开采工艺的工作线长度、备采煤量留设位置与保有期、自移式半连续系统布设水平及端帮带式输送机移设步距等主要技术参数优化确定困难,内排动态排土桥和外排出入沟的布置方式及参数确定不合理,系统能力可靠度较低等关键技术问题需要解决,制约了综合开采工艺的应用与发展。因此,开展大型复合煤层露天矿综合开采工艺关键技术研究对以自移式破碎机半连续工艺为主的综合开采工艺的推广应用具有重要意义。通过分析各种开采工艺系统工作面运输成本和开采单位煤量的采排成本,研究提出了复合煤层露天矿综合开采工艺经济合理工作线长度的优化方法。受内排空间约束的条件下,以综合开采工艺系统运输成本最低为目标,给出了确定剥离自移式破碎机半连续系统布设水平及端帮带式输送机移设步距的方法。通过研究备采煤量的留设位置及保有期与露天矿生产成本的关系,建立了复合煤层露天矿综合开采工艺的备采煤量留设位置及保有期优化模型。提出了固定坑线和移动坑线的外部沟沟道深度优化确定的方法。针对倾斜复合煤层露天矿剥离台阶低于内排台阶的空间特征,首次提出了在采场与内排土场之间构筑动态倾斜排土桥的技术,并建立了动态倾斜排土桥参数优化模型。在建立单一开采工艺的可靠度评价模型的基础上,根据综合开采工艺子系统在空间上的影响关系,建立了综合开采工艺系统可靠度评价模型。提出了通过改善单一开采工艺系统可靠度、合理分配系统能力和调整系统布置方式,提高综合开采工艺系统可靠性的方法。通过实例研究验证了论文相关研究内容、研究方法和研究成果的正确性和有效性,建立的数学模型和优化方法不仅丰富和发展了露天开采理论,而且为综合开采工艺在大型复合煤层露天矿的推广应用提供了关键技术支撑。