煤炭开采引起的一系列采动损害与环境问题都与岩层移动有关,认清采场上覆岩层移动规律的关键在于揭示采动覆岩承载结构形式及其运动规律。采动覆岩通常包含基岩和松散层两部分。传统上在研究采场上覆承载结构时将上覆松散层简化为均布载荷作用于基岩,忽略了松散层拱结构引起的岩层载荷分布特征的改变。事实上,我国华东和华北部分矿区广泛分布着厚度大于200 m的松散层地质条件,此时忽略松散层拱结构将会导致关键层结构及上覆岩层破断规律及稳定性特征计算结果的失真。这就要求建立采动覆岩承载结构时应综合考虑关键层结构和松散层拱结构,为此本文提出了采动覆岩结构的“关键层-松散层拱”理论。论文采用理论分析、模拟实验和现场实测等方法,开展了采动覆岩结构的“关键层-松散层拱”理论及其应用研究。研究了基岩中关键层结构的承载特性和松散层拱结构的形态特征。采场上覆基岩中的承载结构为关键层结构,关键层结构承载后主应力重新分布形成了应力拱,应力拱是关键层结构发挥承载作用的结果,而非一种承载结构。采场上覆松散层中的承载结构为松散层拱结构,其形成的临界松散层厚度可以按1.2Lm-0.9Σh(Lm工作面采宽,Σh基岩厚度)确定。建立了采动覆岩“关键层-松散层拱”结构的力学模型,得到了考虑松散层拱结构的主关键层破断时的内力分布的解析式和“砌体梁”结构的稳定性判据。采动覆岩“关键层-松散层拱”结构阻止了其上覆岩层下沉和变形,同时将上覆岩层载荷向采空区四周转移,工作面推进过程中,采动覆岩“关键层-松散层拱”结构周期性失稳并逐渐向上部发展,在主关键层初次破断之前,采动覆岩“关键层-松散层拱”结构主要影响主关键层的初次破断特征,而当主关键层进入周期破断时,该结构将同时影响主关键层的周期破断特征和“砌体梁”结构的稳定性。揭示了采动覆岩“关键层-松散层拱”结构对采场上覆岩层破断失稳的影响机理。与传统的将上覆松散层简化为均布载荷相比,受松散层拱结构的影响,主关键层的初次和周期破断距增大,关键块的水平推力增大、剪切力减小,“砌体梁”结构不易发生滑落失稳,上覆关键层不会整体复合破断。修正了松散层载荷折减系数的确定方法,指导了关键层判别和岩层移动模拟研究过程中松散层等效载荷的计算,受松散层拱结构的影响,在关键层判别和岩层移动模拟实验中,松散层的载荷不能简化为均布载荷,其等效载荷等于上覆松散层载荷乘以载荷折减系数。理论分析结果得到了模拟实验和祁东煤矿7130工作面现场实测数据的验证。