我国残留煤资源储量巨大、分布广泛、种类繁多，现有复采技术难以适用所有类型残留煤资源的条件，煤炭地下气化作为一种新型残留煤复采技术，可以与传统复采技术形成优势互补，对构建完善的残留煤复采技术体系具有重要意义。本文以残留煤地下气化复采技术为背景，综合采用文献调研、实验室试验、理论分析、数值模拟以及工业性试验相结合的研究方法，对国内残留煤资源量及分布特点、残留煤地下气化综合评价、不同注气工艺的地下气化特性以及燃空区围岩稳定性控制进行了深入、系统地研究，取得了如下创新性成果：（1）调查研究表明，目前我国煤炭资源的平均采出率仅为34.45%，形成的残留煤资源量达到1266.44亿t，残留煤资源分布广泛。根据成因和特点，可划分为“三下”残留煤资源、薄煤层残留煤资源、保护性煤柱残留煤资源、因条件复杂而无法开采的残留煤资源、采空区残留煤资源等五种类型。针对不同类型的残留煤资源，构建了残留煤资源复采技术体系。（2）从资源条件、技术方案、经济效益、环境影响、安全保障、能耗水平等六个方面对残留煤地下气化可行性的影响因素进行了全面分析，选取了89项因素作为煤炭地下气化项目可行性评价指标，构建了残留煤地下气化项目可行性评价的多层次结构模型，并建立了残留煤地下气化变权-模糊层次综合评价模型。（3）现场试验表明，变换注气工艺过程中，气化炉内状态会经历“平衡—破坏—再平衡”三个阶段，从而影响产气的稳定性，故在实际生产过程中，应尽量维持注气工艺的稳定性。单纯改变鼓风速度对地下气化的产气效果影响有限，而提高氧气浓度能显著提升煤气热值，且配注蒸汽时效果更好，故富氧蒸汽连续法气化工艺适合于地下气化的产业化生产。此外，构建了一个适宜煤炭地下气化过程的半理论计算模型，可用于地下气化项目的前期研究。（4）在现有条带开采极限跨距预测方法基础上，引入热应力，并考虑地下气化高温对围岩的影响，推导出了地下气化条带的开采宽度计算公式。同时，基于统一强度理论（UST），建立了地下气化条带开采的煤柱极限强度、屈服宽度和煤柱宽度的统一计算公式。对地下气化燃空区超高水充填工艺进行了初步设计。提出了一种地下气化“条带+充填+跳采”开采工艺，可实现地下气化大规模生产时的围岩稳定性控制。（5）结合山脚树煤矿地下气化工程的实际情况，确定了合理的气化工艺和条带尺寸，并借助COMSOL Multiphysics软件对地下气化条带开采后燃空区围岩的温度场、应力场和变形规律进行了模拟研究，结果表明，随着火焰工作面向前推进，开切眼处围岩表面的温度迅速降低，岩体内部约2m区域的温度先升高后降低，但温度传导范围逐渐扩大。与常规条带开采相比，地下气化条带开采后，主断面处的煤柱承受载荷显著提高，顶底板所受压应力增大、拉应力减小、剪应力升高，同时燃空区附近区域的围岩变形量增大，但远离开采区域的岩体变形量却减小。