随着煤炭绿色开采的持续发展,通过覆岩离层注浆以控制地表沉陷已经成为绿色开采的重要技术途径。尤其是在特厚煤层综放开采条件下,覆岩破断失稳与裂隙发展的时空规律对于覆岩离层注浆的技术方案设计和岩层移动控制等方面具有重要的理论价值与现实意义。本文以夏店煤矿特厚煤层综放开采的地质条件为背景,采用数值模拟与相似模拟实验相结合的方法,探讨了上覆岩层破断失稳与离层裂隙发展演化的时空规律,提出了夏店煤矿3116工作面上覆岩层离层注浆的设计方案。论文研究取得以下主要结论:(1)通过UDEC数值模拟分析了上覆岩层的矿压显现特征与离层发展的规律,得出离层空间垮度随工作面推进经历了四个阶段,即加速发展阶段—减速发展阶段—加速缩小阶段—残余离层阶段;离层形状变化大致经历四个阶段,即一字形—三角形—盆地形—一字形;分析了离层发展与关键层之间的关系以及随工作面的推进,上覆岩层中离层与裂隙的分布规律;通过对工作面上覆岩层速度场矢量图分析,将上覆岩层的下沉速度场分为五个区域,即预移动区、加速下沉区、缓慢下沉区、稳定区与弯曲变形区。(2)采用物理相似模拟进一步揭示了上覆岩层破断失稳的空间规律,对裂隙进行了分类并探讨了不同裂隙对岩层破断失稳的影响;揭示了上覆岩层破断失稳与裂隙发展的时间效应,并提出了裂隙发展的滞后效应与同步效应的概念。(3)针对3116工作面的实际情况,进行了离层注浆方案设计,确定了有关注浆参数,探讨了最佳的离层注浆位置和离层注浆时机,并通过现场全程监测、调控与数据分析验证了离层注浆方案的可行性。