特厚煤层分层开采是一种顶板反复扰动的过程,尤其在开采下分层时,采空区上部悬顶距逐渐增大,使得覆岩有着更大的运移空间,从而造成上覆岩层结构运动发生很大的变化。本文采用相似材料模拟试验并结合UDEC数值模拟软件分析了覆岩裂隙发育规律与覆岩破断特征,进一步采用FLUENT流体软件分析采空区内瓦斯运移分布规律,研究结果表明:(1)采用相似材料模拟的方法研究特厚煤层分层开采覆岩破断特征及裂隙发育规律,开采2621工作面一分层时,直接顶随之垮落,上覆厚岩层出现离层-破断-离层的现象,覆岩裂隙发育主要以两边的断裂线与中部裂隙线为主。开采2621工作面下分层时,由于受上分层的采动影响,长结构的岩块进一步破断成小的岩块,使得覆岩铰接结构稳定性与承载能力降低,覆岩裂隙与离层贯通,裂隙发育更加明显。开采相邻2721工作面后,2621工作面与2721工作面之间呈临空分布,倒梯形区域应力集中且出现微小贯通裂隙,煤柱被压碎并发生帮鼓。(2)采用UDEC5.0数值模拟的方法研究了煤层开采以后覆岩的运移规律,开采2621工作面的三个分层及2721工作面一分层后,覆岩在垮落过程中岩块相互挤压,形成铰接悬臂梁结构,同时覆岩裂隙向上发育至离层区域,离层主要以闭合与分离交替出现,采用UDEC5.0数值模拟软件后处理展示出覆岩裂隙场的分布及覆岩下沉位移规律。(3)采用ANSYS模块里的建模软件ICEM CFD和流体软件FLUENT,模拟2621工作面与2721工作面开采不同分层后,分析采空区内瓦斯运移规律。通过模拟开采2621工作面一分层,得出采空区内瓦斯运移分布云图整体呈扇形分布,由于采空区漏风因素的影响,进风巷侧瓦斯体积分数较小,回风巷侧瓦斯汇聚较为明显,采空区上部瓦斯自由扩散导致瓦斯体积分数达到0.6左右,瓦斯体积分数分布曲线在100m内增长速率较缓,100m～200m之间瓦斯体积分数增长较快,呈“凹”型增长趋势。开采2621工作面第二分层,瓦斯体积分数达到0.75左右,瓦斯体积分数分布曲线呈“Z”型增长分布。开采2621工作面第三分层,在120m～200m之间瓦斯体积分数达到0.7,最终形成回风巷侧瓦斯浓度高的趋势,整体呈弧形分布。开采相邻2721工作面后,两工作面的回风巷之间相隔5m小煤柱,回风巷瓦斯集中汇聚在煤柱两侧,使得煤柱两侧瓦斯体积分数高,进风巷两侧瓦斯体积分数小,呈“山脊”形分布。(4)通过对白芨沟煤矿2721工作面一分层实施布置顺层钻孔、2621工作面三分层回风巷沿空留巷实施布置大孔径钻孔、2721工作面一分层采空区实施布置埋管抽采,来解决2721工作面推进过程中因瓦斯超限而进行治理,同时对2721工作面采空区遗留瓦斯进行抽采,使得煤矿安全稳定的运行。