近年来,随着我国浅埋煤炭资源的枯竭,煤炭开采深度不断加大,特别是鲁西南巨野煤田矿井,多具有大埋深、巨厚松散层、薄基岩等特点,煤层开采过程中矿压显现剧烈、覆岩运动规律复杂、离层和裂隙发育不规则、表现出的沉陷规律与常规煤层赋存条件矿井开采有较大差异。目前,厚松散层薄基岩开采覆岩移动变形及离层裂隙演化规律问题,已成为国内外业界高度关注的研究热点之一。本文以巨野煤田中北部郭屯煤矿首采1302工作面煤层开采为工程背景,采用理论分析、相似材料模拟试验、数值模拟相结合的综合研究方法,开展厚松散层薄基岩地质开采覆岩破碎垮落特征、导水裂隙带发育、覆岩移动变形及离层裂隙演化规律研究,并通过数值模拟验证了理论分析和相似材料模拟试验的正确性。论文主要研究成果如下:(1)通过相似材料模拟试验发现,模拟开挖至110cm时,第四处离层强面发生破断,上覆岩层发生大规模垮落下沉,推断该离层强面为关键层,控制上覆岩层的运动状态,并承担上覆423.36kPa荷载,进而得到在厚松散层荷载作用下,薄基岩在运动过程中具有整体性且可以形成稳定的强承载结构。(2)运用分形几何理论并结合相似材料模拟试验结果,分析了采空区覆岩裂隙网络演化规律和分形特征。研究结果表明,不同开采度下裂隙的演化过程主要经历了产生、扩展、压密压实三个阶段,并根据覆岩裂隙分布将裂隙场划分为新生裂隙区、旧裂隙区和压密压实区;厚松散层薄基岩开采覆岩裂隙网络的升维过程可分为三个阶段,其中开采前期和中期覆岩裂隙网络的分形维数发生两次跳跃式剧增,后期呈小幅度平缓增加。(3)厚松散层薄基岩开采下,离层和裂隙的发展具有较好的自相似性,其分形特征能够较好的反映空间占位情况和二维空间特征,进而可反映采动影响下覆岩裂隙的发展及原型覆岩离层的尺寸及分布情况。(4)研究表明,郭屯煤矿1302工作面冒落带发育高度平均为10.41m,约为采高的3.5倍,裂隙带高度平均为69.91m,导水裂隙带最大发育高度平均为80.31m,其中导水裂隙带发育高度远大于煤层顶板厚度,贯穿基岩含水层,但未发育至松散层底部含水层。由此表明,1302工作面在开采过程中,其上覆基岩含水层通过裂隙带导入工作面的可能性较高。图54表10参80