煤炭地下气化采用化学开采方法将煤炭在地下原位直接进行燃烧气化产生可燃气体，作为自热式燃烧气化方式，气化采场及周围燃空区的温度将达到1000℃以上。火焰工作面的定向移动使燃空区围岩内存在一个非稳态的温度场，而温度场的变化将影响围岩内应力场、位移场的动态分布，最终对燃空区围岩矿山压力和覆岩移动变形造成一定的影响。研究高温条件下围岩温度场、应力场和位移场的动态分布以及地表移动变形规律，对于煤炭地下气化理论研究和工程实践应用具有重要的价值。本文采用理论分析、数值模拟和现场实测相结合的方法，对马蹄沟煤矿浅埋深、小采宽煤炭地下气化开采矿山压力分布和覆岩移动变形规律进行研究，取得的主要创新成果如下：（1）建立了煤炭地下气化燃空区围岩非稳态温度场数学模型，采用拉普拉斯变换等数学方法求其解析解，得到了竖直方向顶底板和水平方向煤层中的温度场方程。得出：在整个气化期间，围岩内各点的温度值随时间呈先增大后减小趋势；各温度曲线峰值逐渐降低，峰值位置从边界向围岩内部移动；存在各时刻温度曲线簇的包络线，提出了以包络线作为围岩烧变范围、焦化圈范围及温度影响范围计算依据的新方法，确定了围岩烧变、煤壁焦化圈和温度影响范围的判断标准，给到了上述范围的数值。（2）基于弹性基础梁理论，建立了含有温度场和煤层损伤基础的多层含跨热弹性基础梁力学模型，分析了温度场的存在对基础梁挠度的直接影响和间接影响，得到了一至两层岩梁的挠度解析解。得出：由于温度场的存在，热弹性基础梁的挠度值和弯矩值大于常温状态下的数值，且随时间先增大后减小；岩梁达到极限弯矩值时的采宽减小；计算得出马蹄沟煤矿气化炉采宽15m小于直接顶极限跨距20.34m，满足设计要求。（3）采用COMSOL多场耦合数值模拟软件进行了燃空区围岩二维非稳态热传导以及热力耦合数值模拟，模拟中考虑了直接顶和煤层的热物理参数随温度的变化规律，得到了围岩内温度场、应力场和位移场的动态分布规律，指出由于温度场的存在，围岩内应力场和位移场的显现较常温下更为明显，最大应力值和位移值随时间先增大后减小；热力耦合数值模拟得到的温度值要大于单独温度场数值模拟和理论计算结果，其包络线范围和数值以及得到的围岩烧变范围、煤壁焦化圈范围和温度影响范围均有所增大。（4）在国内首次建立了马蹄沟煤矿浅埋深、小采宽、极不充分地下气化开采覆岩移动与地表沉陷观测站，并采用物探手段对燃空区形态和位置进行了探测。实测得出下沉曲线呈“下沉-上升-下沉-上升-下沉”五阶段阶梯式波动下沉规律；物探分析得出燃空区间投影面呈中间宽、两头较窄的似椭圆形，短轴长约27m，长轴长约74m；物探燃空区范围在气化炉上下两端和左侧超出了设计气化炉边界范围；实测值与理论计算和数值模拟结果对比得出，从下沉曲线的整体形态上来说，现场实测曲线具有明显的非线性、非连续性和波动性；从下沉曲线的时间特性上说，现场实测结果具有明显的滞后性；从最终的下沉量上来说，可能由于实际气化采宽的增大，导致覆岩和地表下沉值增大；计算得到了燃空区下沉盆地倾向主断面边界角、最大下沉角和地表最大移动变形参数分别为β0=61.0°，γ0=72.5°，θ=69.0°，imax=1.385mm/m，εmax=0.516mm/m，Kmax=0.275mm/m2，表明地表未产生明显下沉盆地，没有达到危险移动边界，在观测期内没有对地表建筑物造成危害。