露天煤矿开发模式呈现规模化生产、集约化经营,以不断加强科技创新和技术进步,降低生产成本并提高资源回采率,促进资源、社会与环境的协调可持续发展。抛掷爆破技术虽然作为低成本的剥离技术应用于露天煤矿生产中,但由之而来的开采限制性问题对后续资源开采方式造成影响。论文综合运用露天采矿学、爆破工程理论、现代数学方法、系统工程等多种理论,为抛掷爆破技术应用条件及资源开采问题提供了理论支撑。基于岩石抛掷爆破机理和外弹道理论,确定了台阶高宽比、炮孔倾角、炸药单耗、延时时间间隔、预裂爆破、孔网参数等为影响抛掷爆破效果的主要影响因素,并基于因子分析法构建了爆破效果影响因素关联程度的分析模型;采用模糊数学原理和集值统计原理建立了抛掷爆破效果评价模型。基于露天采矿学基本原理,分析了抛掷爆破技术的主要特点和爆堆形态特征,确定台阶坡面形态是最佳抵抗设计的基础因素,阐述了台阶坡面数据矢量化的基本方法、数据处理及坐标转换方式,分析了抛掷爆破震动对露天矿边坡的影响机制,结合工艺设备可靠性、统计的爆堆形态特点,确定了开采参数与生产能力间影响关系,对各参数进行敏感性分析,确定倒堆台阶高度对生产能力影响最为敏感,其次为拉斗铲稳态有效度、有效抛掷率,而采掘带宽度与工作线长度的敏感度较低。确定了影响抛掷爆破多煤层开采方式选择的关键因素,分析了影响工艺匹配的主要因素与工艺类型、工艺适应性及工艺应用特征,分别从原煤产量要求的最小推进度、后续生产环节影响、设备投资与开采成本三方面确定了抛掷爆破工艺匹配的决策指标,并从前设计型和后设计型构建了生产成本数学模型;以露天矿生产能力为约束目标,根据抛掷爆破爆堆形态特征及对后续采排工程的影响特点,结合设备生产能力和工艺设备作业方式,构建抛掷爆破多煤层开采方式选择的生产能力模型,并基于TOPSIS法构建了多煤层开采方式综合优选模型。结合抛掷爆破台阶与采空区位置关系,分析了有效抛掷距离随抛掷爆破相对位置高度变化的规律,确定多煤层条件下抛掷爆破位高可显著增加岩块的抛掷距离,对提高有效抛掷率具有较明显的趋势;对多煤层下的抛掷爆破台阶参数进行优化,分别构建了采掘带高度和台阶高度的非线性规划数学模型、工作线长度的双目标优化模型;分析了在抛掷爆破条件下露天矿山的开采程序与开拓运输系统,确定了不同开拓运输系统的移设步距优化模型;研究了采矿工程推进度的影响因素,并分析了边坡稳定性随采排工程推进变化规律,确定边坡稳定性系数随端帮暴露面积增大而显著降低。