针对当前钻孔摄像技术在岩层活动探测应用中,存在钻孔内壁变形破坏信息利用不充分,解读不彻底,特别是较少涉及采动影响下钻孔变形的动态演化过程及其与覆岩活动内在联系机理不清晰等问题,论文围绕长壁开采区内地面窥视钻孔采动破坏特征及其与覆岩活动规律的相互关系,采用理论分析、数值模拟、物理模拟及现场实测等研究方法,对钻孔采动破坏机理与覆岩活动规律反演进行了系统研究,主要创新成果如下:(1)揭示了地面窥视钻孔内壁的典型破坏特征和时空演化过程。不同地质及开采技术条件下,地面钻孔内壁主要产生裂隙、错动、离层和垮塌四种典型破坏形式;采动影响下钻孔变形破坏的时空演化过程为裂隙发育→裂隙扩展→水平错动→离层→垮塌→堵塞。(2)揭示了采动影响下地面窥视钻孔的变形破坏机理。基于莫尔库伦准则、层合板结构及弹性薄板结构分别建立采动钻孔产生裂隙、错动及垮塌的力学模型,孔壁围岩剪应力超过其抗剪强度时,孔壁产生裂隙及错动,得出了孔壁破裂方位随采动应力的变化,表现形式以环向及竖向为主,充分采动后错动总体呈“外错-内错-无错动-内错-外错”分布趋势;钻孔随岩层弯拉破坏(拉应力超过抗拉强度)和剪切破坏(剪应力超过抗剪强度)产生垮塌。(3)阐明了钻孔采动破坏与覆岩活动的响应特征。钻孔垂直位移随工作面推进呈单调递增,钻孔水平位移的增减幅度不同且方向出现波动,无明显的规律性。垮落带内孔壁以裂隙、错动及垮塌破坏为主;裂隙带内孔壁以裂隙、错动、离层破坏为主;弯曲下沉带内孔壁主要产生裂隙及错动破坏。(4)构建了钻孔采动破坏与覆岩活动规律的反演关系。提出了基于钻孔水平移动u、水平变形ε与离层量s反演覆岩活动的关键指标及判据:钻孔先错动后垮塌,且│u│/h>1.2%,为裂隙带下限的判别指标;│u│/h<0.5%,s/h<10%,│ε│/h<2.1,为裂隙带上限的判别指标。判别指标的数值随煤层埋深的增大呈线性或对数函数增大,随关键层厚度增大呈对数函数减小,随采高的增大基本不产生变化。(5)现场实测结果表明,基于地面窥视钻孔的破坏形态能够有效的反演覆岩活动规律,并且反演结果与实测结果吻合,证实了钻孔采动破坏与覆岩活动规律的反演关系,丰富矿井绿色开采理论,对于保水开采、瓦斯抽采钻孔设计、离层充填钻孔布置、矿井水预测及防治具有重要的参考价值和借鉴意义。