论文针对我国特大型露天煤矿遭遇的逆断层、背斜等构造带来的地质和开采条件复杂化问题,建立了复杂矿床露天煤矿的矿床地质模型和开采模拟模型；在归纳复杂地质条件下露天矿采区转向方式的基本类型,分析各种转向方式的特点和转向方式选择的影响因素的基础上,提出了转向开采优化评价指标体系；并以安家岭露天矿为例进行了采区转向优化研究,形成了合理可行采区转向工程实施方案。进而,针对近水平煤层转倾斜赋存的特殊地质条件,提出了露天矿“延深下降式”端帮运输系统部署方式,并研究了运距计算公式、运输系统动态演变过程、布置形式和应用效果。最后,研究了近水平煤层转倾斜赋存阶段的剥离量和内排空间的变化规律,提出利用动态规划法对露天矿内外排流量流向进行优化的方法。本论文所提出的理论与方法成为安家岭露天矿过背斜区开采工程的重要决策依据,同时也拓展了露天矿工程设计理论与生产实践。