新疆是我国重要的战略能源储备基地之一,其巨厚煤层资源赋存丰富,高效开采对缓解东部地区煤炭产能和生态环境压力具有重要作用,但开采过程中面临的覆岩活动空间尺度大、重复扰动次数多等问题制约了巨厚优质资源的开发利用。本文选择了开发热度大且适合井工开采的准东大井矿区巨厚煤层为研究对象,运用理论分析和实验模拟的手段,系统研究了巨厚煤层分层开采覆岩活动规律及控制,研究成果引领了新疆巨厚煤层开采理论的发展,充实了厚煤层开采顶板控制理论,对国家能源战略在新疆的落实具有重要意义。本文主要研究成果如下:(1)阐明了累积采厚、分层采厚对覆岩破断特征及结构演变过程的影响规律,明确了多分层开采覆岩碎胀特性对岩层移动规律的影响机理,发现覆岩铰接结构随累积采厚的增大而不断上移,但在相同累积采厚条件下分层采厚越大地表下沉量越小,分层次数越多地表下沉量越大。(2)揭示了巨厚煤层分层开采顶板结构初期铰接、中期悬臂及后期散体的三阶段演变过程,建立了各阶段的结构力学模型,并根据顶板载荷与支架相互作用的特点,提出了以累积采厚、再次破断距等为参数的三阶段结构演变判别指标体系,确定了各个阶段的支架阻力的计算方法。(3)提出了先厚后薄尽量少分层的开采原则,构建了以顶煤冒放性、煤壁稳定性和底煤破坏深度为约束条件的巨厚煤层分层采厚的划分体系,并在此基础上确定了大井矿区50m巨厚煤层的分层厚度范围应控制在15.5m-18m之间,割煤高度不大于4.5m,工作面长度以300m为宜的高产高效开采工艺方案。