大同矿区是典型的坚硬顶板煤层开采,但由于是煤层群开采,在下层煤的工作面上方往往留有上部煤层的采空区和煤柱,导致下层煤工作面发生坚硬顶板的冒顶事故。论文依据晋华宫矿12#煤层8204工作面开采条件,采用现场实测、理论分析、物理模拟和数值计算相结合,分析了煤层群下行开采过程中,工作面覆岩破断失稳特征、覆岩的运移规律、裂隙场的分布规律及应力场演化过程,揭示坚硬顶板工作面在上部煤柱作用下大面积冒顶力学机理,并据此给出控制大面积冒顶的控制技术,研究结果如下:1)采用现场调研分析,确定坚硬顶板工作面大面积端面冒顶的主要因素为上覆煤层遗留煤柱导致的应力集中,改变了顶板的破坏运动规律。通过理论计算得出晋华宫矿7^#煤层煤柱下集中应力最大影响深度或达80m。2)采用FLAC^3D模拟分析了7^#煤层区段煤柱的稳定性及底板影响深度,研究表明,在采动作用下煤柱两侧破坏深度为4m,煤柱未发生大面积破坏,有较好的承载能力;煤柱上应力集中系数为2.9,在煤柱作用范围内的最大垂直应力为15MPa。3)采用物理相似模拟的方法,研究上部煤柱对坚硬顶板采煤工作面覆岩破断的影响,发现坚硬顶板在煤柱集中应力的作用下,直接顶裂隙发育减弱了工作面端面顶板的稳定性,基本顶破断块度减小,形成“短砌体梁”,易于形成沿端面的切顶,从而引发大面积端面冒顶事故。4)采用UDEC数值模拟分析煤柱对坚硬顶板工作面围岩应力、塑性区分布、覆岩破断特征、裂隙场发育规律的影响,得出在煤柱影响的下,各岩层之间的弹性能不断积聚,并在超前支承压力作用下逐步增加,而在老顶（关键层）破断时,则急剧增大,从而诱导工作面产生大范围冒顶。根据上部煤柱作用下坚硬顶板工作面冒顶的力学机理,确定控制大面积冒顶的关键是增大老顶的断裂步距以提高其结构运动的稳定性,并减弱应力集中产生的弹性能积聚,根据现场实际条件,制定了“一掘、二护、三卸压”的综合治理措施。通过对工作面支架的工作阻力的监测表明,该技术方法可以有效的提高老顶结构的稳定性,从而减弱矿压显现程度,有利于对该条件下冒顶的综合治理。