1）岩层运动的统一场理论。关键层理论的提出将采场矿压、岩层运动和地表沉陷有机结合起来，为了建立三者之间的定量关系，需在实现岩层运动全程描述的基础上，构建岩层运动的统一场理论，协调统一位移场、裂隙场、应力场和能量场之间的关系。从位移场角度提出基于岩层运动模式的地表沉陷预测技术；从裂隙场角度研究岩层内部地下水和煤层气运移规律与控制技术；从裂隙场和应力场角度分析采场围岩的多种破坏现象；从应力场与能量场角度分析岩层运动引起的各类动力灾害产生机理与防控技术。研究过程中要考虑覆岩中气-固-液多场耦合作用对矿山压力现象的影响。岩层运动统一场理论模型的构建可实现岩层运动与开采引起的各类矿山压力现象的定量关系，服务地下煤炭资源真正实现科学开采。

2）基于采动岩层控制的减损与灾害防治技术。岩层运动是煤矿各类灾害与采动损害的根源。近场采动裂隙发育导致采场煤壁破坏、顶板失稳等各类围岩失稳现象，远场采动裂隙发育引发地下水和煤层气的运移，甚至破坏地表连续性。此外，岩层剧烈运动引起的动载冲击效应与超前采动应力场相互叠加，容易诱发冲击矿压、煤与瓦斯突出等动力灾害。为从源头实现对矿井灾害的防治，需要从岩层控制角度揭示致灾机理和灾变条件。在充分掌握岩层运动规律的基础上，将岩层运动模式和运动程度控制在工程允许的范围内，避免矿井灾害的发生，形成基于采动岩层控制的灾害防治技术体系和基于岩层运动规律的高效低成本的减损开采技术。

3）特殊赋存条件岩层控制技术。我国煤层赋存条件复杂多变，随着复杂难采煤炭资源开发提上日程，需要进一步揭示复杂难采工作面覆岩运动模式，提出适用于该类工作面的岩层控制技术。当前坚硬顶板厚煤层、大倾角厚煤层、近直立巨厚煤层和深埋薄基岩厚煤层均进入开发阶段，特殊赋存条件导致采场矿压显现呈现出一系列新特点。目前提出了坚硬顶板井下预裂和地表压裂控制技术，大倾角工作面的 R-S-F 系统模型，近直立巨厚煤层分段综放开采顶板倾倒-滑塌模型，深埋薄基岩采场厚冲积层冒落拱与拱脚高耸岩梁复合承载结构模型等。但是特殊赋存条件采场岩层运动与控制研究相对独立。将来应加大该方向研究力度，完善岩层运动与控制理论。

4）岩层运动全程可视化技术。岩层运动与控制研究的高难度性归根结底于岩层内部运动过程的不可视性，因此，岩层运动问题最初被定义为“黑箱”问题。“砌体梁”结构模型与关键层理论的提出一定程度上揭开了岩层运动过程的神秘面纱。上述理论模型的构建基于大量假设性简化，从而实现对岩层破断前后所处状态的拟合性描述。为进一步实现对岩层运动轨迹的预测，今后研究中，应借助多种地球物理探测手段，实现岩层运动全程的可视化。岩层运动可视化技术的形成将彻底改变当前对各类矿压显现的机理性描述现状，真正从定量层面分析岩层运动过程，极大提高岩层控制效率。

5）智能化岩层控制技术。近几年智能开采技术快速发展，智能矿山建设势在必行。当前智能矿山建设的重点是智能矿山框架顶层设计、指标体系的确定、智能设备研制、开采数据的快速传输等方面。开采设备尺寸和稳定性提升，对岩层运动的控制能力增强。但是，开采设备处于围岩形成的开采空间，工作环境的优劣取决于岩层控制效果。将来应实现岩层运动信息的实时动态和多源异构感知，掌握岩层运动位态，并利用虚拟现实技术对岩层运动进程进行模型重构。根据岩层运动位态和控制目标快速搜索岩层控制方法并反馈给采场设备，对设备工况和姿态做出及时调整。借助先进物理信息系统实现岩层运动信息、开采环境的快速感知和开采设备的自适应控制，最后提出智能开采参数和工艺，完成岩层智能控制闭环。

来源：《煤矿采场岩层运动与控制研究进展−纪念钱鸣高院士“砌体梁”理论 40 年》