煤炭开采会引起覆岩破断移动、应力重新分布、地下水及瓦斯沿裂隙场运移、地表沉陷等。目前我国矿山开采沉陷预测最常用的是概率积分法。但概率积分法对岩层移动的力学机理解释存在不足,对岩层内部的移动规律解释不明晰,没有将地表沉陷与工作面顶板破断运动建立起统一的联系。为了揭示采动覆岩破断移动机理,对采动岩层控制、瓦斯抽采、地下水运移和优化开采设计等提供科学依据。本论文采用相似模拟、力学分析、数值模拟和实测验证等综合手段揭示了不同层位岩层的不同破断机理:基岩层间非连续“倒台阶”和层内“倒漏斗形”断裂机理;主关键层上部岩层为“漏斗形”滑移机理。基于关键层理论,建立了覆岩整体移动“类双曲线”模型;分析了“类双曲线”模型随基岩弱化的演化过程,即“硬类双曲线→软类双曲线→类漏斗”;利用离散元UDEC和二次开发的采矿非连续变形分析程序 MDDA（Mining Discontinuous Deformation Analysis）模拟验证了国内外矿区采动覆岩“类双曲线”移动特性。论文的主要研究内容与成果如下:（1）总结分析相似模拟试验和数值模拟结果发现深部基岩呈“倒漏斗形”破断,而浅部软弱岩层发生“漏斗形”移动。且覆岩中破坏最窄处大约位于某一坚硬岩层附近。（2）对不同强度基岩的断裂形态进行相似材料模拟试验,采用均布载荷加载等效顶板荷载随工作面推进增加。发现不同配比相似材料的断裂迹线基本呈“倒漏斗形”,且断裂迹线倾角与相似材料抗压强度的关系不明显。（3）基岩“倒漏斗形”破断的原因主要包括两方面:一是岩层间非连续性破断,形成断裂“倒台阶”;二是岩层内的破断迹线呈“倒漏斗形”。（4）利用断裂力学和弹性力学揭示了不同层位岩层的不同破断机理:基岩层间非连续“倒台阶”和层内“倒漏斗形”断裂机理;主关键层上部岩层为“漏斗形”滑移机理。（5）推导了主关键层上部“漏斗形”移动边界的临界角βcr。分析了临界角βcr随内聚力c、内摩擦角φ。临界充分采动时主关键层跨度Ls和主关键层上部软弱岩层厚度H1的变化规律。（6）基于关键层理论,建立了覆岩整体移动“类双曲线”模型。“类双曲线”的顶点大约位于主关键层所在的位置,即主关键层是覆岩中破坏损伤最窄的岩层。“类双曲线”模型是对关键层理论的进一步发展和应用。（7）“类双曲线”模型随着基岩弱化而发生“硬类双曲线→软类双曲线→类漏斗”的演化过程,给出了相应的覆岩条件,推导了地表沉陷和覆岩内部移动边界的理论预测公式。（8）采用离散元UDEC模拟了澳大利亚南部矿区采动覆岩“类双曲线”移动特征。数值模拟结果（Smax/T、Sgoaf/Smax、D/H）与实测统计数据非常吻合,覆岩内部移动边界和地表沉陷的数值模拟结果与理论预测结果非常接近,验证了“类双曲线”模型的合理性。模拟分析了“类双曲线”模型随基岩力学参数弱化的演化过程。（9）主关键层与煤层之间岩层碎胀系数的合理选取对地表沉陷准确预测具有重要影响。岩体碎胀系数随工作面推进经历三个阶段:保持恒定、逐渐减小、基本保持恒定。第一阶段主关键层尚未发生断裂;第二阶段主关键层发生断裂,垮落岩体重新压实;第三阶段达到充分采动,垮落岩体几乎不能继续被压缩。（10）二次开发采矿非连续变形分析程序MDDA（Mining Discontinuous Deformation Analysis）,使其能够模拟煤矿开采中的连续开挖工况,以及实时显示采动覆岩应力场和裂隙场的演化规律。利用MDDA模拟获得了厚松散层覆岩整体移动的“类双曲线”形态。（11）选取兖州矿区和陕北矿区地表采动影响角正切的实测结果对“类双曲线”模型进行验证,误差较小,这在一定程度上反映了“类双曲线”模型的合理性。