急倾斜煤层工作面上方存在厚硬顶板时，由于厚硬顶板的力学性能及采场布置等特点，常常形成大面积采空区悬顶，易形成破坏性巨大的冲击地压和飓风，造成采空区内的瓦斯瞬间涌出产生瓦斯爆炸等重大安全事故，给国家和企业造成重大经济损失。本文采用理论分析、模型试验和数值模拟及现场试验相结合的方法，对江源煤业急倾斜煤层短壁工作面厚硬砂岩顶板运动规律与控制方法进行了深入研究，得出采场结构参数对急倾斜煤层短壁工作面厚硬顶板运动的影响规律，给出了急倾斜煤层厚硬顶板超前深孔预裂爆破方案，论文的主要研究工作及成果如下：
　　（1）根据煤层赋存情况、煤层顶板岩层特性和采煤工艺，得出江源煤业主要矿压问题是4#煤层厚硬顶板的控制问题。由岩石力学实验结果得出，4#煤层粗砂岩顶板为坚硬顶板，弹性模量大，顶板在破坏前的变形较小，当应力达到强度极限后顶板岩石容易发生突发性脆性破坏，对工作面易造成冲击，影响工作面正常生产。
　　（2）应用理论计算、相似材料模拟和数值模拟方法对4#煤层厚硬顶板的运动规律进行了研究，发现对于急倾斜煤层，煤层倾角越大，顶板弯曲和轴向压缩变形越小，顶板越不容易断裂；在煤层倾角一定的情况下，采空区跨度增加可能造成顶板弯曲破坏，或是采空区两端的应力集中区压缩失稳。理论计算得出4#煤层短壁开采厚硬顶板的初次垮落步距为71m~85m，周期来压步距为20m~29m。
　　（3）基于岩体爆破工程理论，推导了岩体深孔柱状装药岩体爆破粉碎区、径向裂隙区半径的理论解析表达式，并结合现场煤层顶板岩体和矿用炸药的物理力学性质，求解了该矿超前深孔爆破粉碎区和裂隙区半径分别为0.07~0.14m和1.12~2.75m之间。采用FLAC3D动力求解模块，模拟分析了爆破孔直径、孔间距、巷道临空面抵抗线对其顶板深孔爆破断顶的影响，研究发现数值模拟获得的爆破影响范围与理论解析基本一致，验证了本文所选取的数值模拟方法的有效性；深孔爆破径向影响范围随爆破孔直径的增加而非线性的增大，但增幅随之降低，即存在最优的爆破孔直径，建议实际工程封孔段长度不小于6m，爆破孔直径为80mm~100mm。分析了4#煤层倾角大、工作面短、顶板坚硬这种特殊条件下，采用爆破方法控制顶板时，断顶爆破角的重要性。给出了断顶爆破角的计算方法，得出4#煤层坚硬顶板断顶爆破角为72°。
　　（4）建立了其巷道超前深孔爆破断顶的三维数值计算模型，模拟分析了不同工况下深孔爆破断顶的效果，结果表明：相比于采空区顶板固支支撑，采空区顶板悬臂支撑条件下进行超前深孔断顶爆破，在后续煤层回采的采动应力联合作用下，更有利于爆破断面爆破孔间破裂塑性区的贯通，垮落步距由30m降至不超过20m，顶板破裂垮落步距降低显著，可有效控制厚硬顶板大面积悬顶垮落造成顶板事故的发生频率和强度；每钻场施做的爆破孔数量越多，其深孔爆破断顶的效果越明显。
　　（5）以理论分析、相似模拟与数值模拟结果为指导，针对江源煤业-417工作面具体工程条件，设计了急倾斜煤层短壁开采厚硬顶板超前深孔预裂爆破方案，并实施了现场试验。现场监测数据分析表明，超前深孔预裂爆破对厚硬顶板具有较好的弱化作用，实验结果与理论分析、数值分析结果较为吻合。