本文以营盘壕煤矿2201工作面为原型,通过数值模拟和相似材料模拟方法系统地研究巨厚弱胶结砂岩层覆岩条件下开采引起的地表及岩层移动变形规律,利用关键层理论来判别营盘壕煤矿的关键层位置,并对该特殊地质采矿条件下采煤引起的地表下沉值严重偏小现象、垮落裂隙带发育高度偏大现象进行了机理分析,最终类比相邻井田实测数据确定了营盘壕煤矿2201工作面地表移动预测模型及其参数。取得以下研究成果:1)对现有营盘壕煤矿2201工作面地表观测资料进行了基本的整理,发现其地表下沉基本符合一般的非充分采动地表下沉规律,但在巨厚弱胶结砂岩覆岩地质条件下,其地表下沉、下沉速度与东部煤矿和西部浅埋深弱胶结覆岩矿区的相比,明显偏小。2)以营盘壕煤矿2201工作面地质采矿条件为原型,建立巨厚弱胶结砂岩层覆岩下开采数值模拟模型,模拟研究工作面开采推进过程中,地表与岩层的移动变形规律。模拟结果显示,地表下沉很小,塑性破坏发育高度远大于经验值。模拟研究不同弱胶结砂岩层对地表移动变形的影响。分析模拟结果得知,巨厚弱胶结砂岩层(中粒砂岩2与粗粒砂岩层)对地表下沉的影响较大。3)利用相似材料模拟研究方法,研究采煤推进过程中采空区上方直接顶和基本顶的移动和破断特征,分析开采过程中上覆岩层裂隙发育变化情况,研究地表移动变形特征,掌握地表移动与下覆岩层移动之间的关系。模拟结果显示,地表下沉很小;当工作面回采至780m时,采空区上方覆岩发生整体切落,最终导致垮落裂隙带发育高度为240m,远大于经验值。4)对营盘壕煤矿的岩层进行关键层判别,结果显示关键层有多层,主关键层为巨厚弱胶结砂岩层。根据关键层分布情况对数值模拟和相似材料模拟实验中出现的垮落裂隙带发育高度异常、地表下沉严重偏小的现象做出了合理解释。主关键层导致地表下沉非常小,垮落裂隙带远大于经验值。5)地表实测数据显示2201工作面地表下沉基本符合一般的非充分采动地表下沉规律,并结合邻近矿井地表移动观测研究成果,分析可知地下采煤引起的地表移动规律基本符合概率积分法模型。在此基础上,通过类比邻近井田地表移动实测参数,确定了营盘壕煤矿2201工作面的概率积分法预计参数。