我国煤炭开采逐渐走向西北地区,然而西北煤田大多地处干旱半干旱气候区,区域内水资源匮乏,采用传统方式进行大规模机械化开采时,往往导致水资源流失,引起生态恶化。因此,对于水资源保护开采方式的研究具有重要的意义。本文依托新疆伊犁四矿地质背景,研究采动覆岩隔水的稳定性。基于弹性地基梁理论,建立了长壁开采地基梁模型和条带开采地基梁模型,探索采动控制覆岩稳定性。利用流固耦合相似模拟理论研制隔水层相似材料。通过水-岩相似模拟试验,对长壁开采和条带开采下导水裂隙发育规律进行分析,并利用数值模拟软件进行结果比对,得到合理的水资源保护开采方式。主要研究内容和结论如下:(1)对新疆伊犁四矿的水文地质条件进行概括分析,通过室内实验对区域内具有隔水意义的泥岩进行力学性质和水理性质的测试分析,得到泥岩的单轴抗压强度、抗拉强度、吸水率、膨胀率和渗透性等基础数据。(2)基于弹性地基梁理论,建立了长壁开采地基梁模型和条带开采地基梁模型,推导出两种力学模型下隔水层挠度方程。通过算例进行分析,得出条带开采方式下,关键岩梁的最大挠度值为0.2248m,长壁开采方式下,关键岩梁的最大挠度值为4.7191m。因此,条带开采能够有效的控制岩层的变形破坏,进而保证隔水层的隔水能力,实现水资源的保护开采。(3)利用流固耦合相似理论,研制隔水层相似模拟材料,采用生活中易获取的五种材料,通过正交试验方法设计4因素5水平共25组试验方案,从力学和水理特性两方面进行测试分析,最终研制出满足隔水层材料的相似配比,并通过相似模拟试验验证材料的隔水性能。配制的相似材料在力学特性和水理性跨度较大,因此可以满足各类材料的相似配比需求。(4)通过水-岩两相相似模拟试验对新疆伊犁四矿工作面采动覆岩破坏与渗流规律进行研究,对煤层开采过程中覆岩应力变化规律,岩层位移变化规律以及潜水层水位变化规律进行分析,并通过3DEC离散元数值模拟软件与物理相似模拟试验结果进行比对。结果表明,采用长壁开采方式开挖至140m时,导水裂隙带高度发育至潜水隔水层,在模型顶部形成张拉裂隙,潜水层中水迅速流失,覆岩位移变化呈现“U”型。采用条带开采方式一条带覆岩导水裂隙带最高发育至距煤层33.6m处,二条带覆岩导水裂隙带最高发育至距煤层58.8m处,导水裂隙始终没有贯穿至潜水隔水层,覆岩位移变化呈现“W”型。