为解决大倾角煤层液压支架设计过程中多维受载特征被忽略、建模过程繁琐、设计周期长等问题，结合大倾角伪俯斜工作面液压支架受载特性，研发大倾角液压支架设计系统。采用运动仿真、强度测试、物理实验等综合研究方法，以ZY5000/15.5/38型大倾角煤层液压支架设计为例，根据大倾角伪俯斜采场液压支架多维受力特征建立力学模型，分析大倾角液压支架的空间受载特性，建立伪俯斜工作面液压支架顶梁、掩护梁力学线性矩阵，利用VB.NET为开发语言结合线性矩阵和SOLIDWORKS二次开发建模软件搭建液压支架设计系统，开发出良好的人机交互用户界面。研究分析表明：该系统生成下的模型液压支架顶梁前端运动轨迹范围48 mm左右，支架顶梁前端运动轨迹曲线满足双扭线特性；模型支架最大应力为146.7 MPa，远小于材料屈服的等效应力，最大变形位移也不超过0.531 mm；研制相似比为1∶5物理模型液压支架工作阻力在38 kN左右，在不同条件下测试支架顶梁、掩护梁受载特性，实验中模型支架的力学数据与系统生成的力学数据基本相符，且实验在初撑、增阻、恒阻及卸压各阶段均满足支架的运动要求及承载特性。研究结果体现了该设计系统下模型液压支架较好的适应性，对丰富大倾角煤层液压支架设计理论和指导液压支架设计生产具有一定的科学和实践意义。

巷道围岩蝶形塑性区破坏是引起巷道围岩大变形的重要原因，近年来引起了巷道支护工作者的高度重视。掌握蝶形塑性区内围岩变形机制是实现软岩巷道围岩控制的基础。然而，有关于蝶形破坏理论中围岩变形机制的研究却鲜有报道。针对上述问题，以南方某矿一采区南运巷产生的大变形特征为研究对象，在分析巷道所处应力环境及地质条件的基础上，对围岩裂隙分布、巷道变形机制及控制方法进行了系统研究。结果表明：南运巷是典型的极不等压软岩巷道，巷道开挖后，围岩裂隙呈“蝶形”分布；“蝶形裂隙区”集中出现在“蝶形塑性区”范围内，蝶叶部位围岩裂隙以剪切裂隙为主，且蝶叶部位剪切裂隙大多围绕巷道呈“环形”分布，而张拉裂隙则集中出现在巷道围岩自由面附近。蝶形塑性区内围岩应力特征主要有2方面：一为围岩的主应力方向发生了偏转，具体表现为最大主应力围绕巷道呈环形分布，巷道上部最小主应力方向指向巷道中心，巷道下部最小主应力方向背离巷道中心；二为围岩最大/最小主应力比值较大，且主应力比值等值线呈“蝶形”分布。根据塑性区内围岩裂隙分布特点及应力特征，建立了含软弱面围岩力学剪胀模型，认为处于此应力特征下的围岩剪胀作用较强，剪胀作用使围岩向巷道空间内挤压，进而使巷道产生大变形。围岩裂隙分布不规则及原支护方案不合理是导致巷道产生大变形的主要原因。基于上述研究，提出了以“全断面预应力短锚索+关键部位长锚索加强支护+注浆”为核心的差异化支护方案，现场监测表明，新支护方案可有效控制围岩变形，保证巷道在使用期间的稳定性。