本文以柴里煤矿实际地质情况为出发点,采用理论分析、相似材料模拟试验及数值模拟等研究手段,并考虑底板承压水的作用,对临近台阶断层区域近距离煤层下行开采过程中的覆岩运动、顶底板应力变化以及台阶断层的活化规律等进行了研究,得出的主要成果或结论如下:(1)通过弹塑性力学分析,构建了覆岩垮落、煤层底板突水、断层活化等力学模型,得到底板突水和断层活化的判据,并求得上部煤层和下部煤层的极限破断水压和底板破坏深度,结果表明,下部煤层由于受到上部煤层开采扰动,其底板破坏深度进一步增加,剪切及拉伸极限水压值均小于上部煤层。(2)通过相似材料模拟试验,发现覆岩垮落结构可细分为“悬臂梁、砌体梁、过渡结构”三类,其垮落形式也对应有三种;针对柴里煤矿近距离煤层开采,下部煤层覆岩垮落呈现出“随挖随垮”、“无明显周期来压”、“很难形成梁式结构”的特点,这与上部煤层覆岩垮落区别明显。(3)对断层研究发现,由于断层的“屏障”及“吸附”作用,顶板集中应力很难越过断层,故越靠近断层,应力集中程度越明显;与上部煤层开挖相比,下部煤层开挖的垮落步距变小,支承压力亦远小于上部煤层。(4)数值模拟研究表明,支承压力与含水层水压成正比,而二级台阶断层受力由于受到一级台阶断层的应力阻隔,其受力明显减小;塑性破坏区随煤柱的不断缩小逐渐由“圆拱形”向“马鞍形”过渡,并最终变为“中部马鞍,整体圆拱”的型态;而通过对应力的动态监测,发现上部煤层开采后,下部煤层开采会造成采空区与工作面两端不同的作用效果,采空区卸压加剧,受力减小,工作面两端应力集中程度升高,应力变大。