本论文针对“采动影响下上覆煤岩物性演化及其地质-地球化学机理”这一核心问题,以多煤层发育区黔西珠藏向斜为研究区,在相似物理模拟实验的基础上,揭示了多煤层区采动过程中上覆未采煤岩变形破坏规律;进而结合煤岩水岩反应实验,系统研究了采动过程中上覆煤岩孔裂隙特征、渗透性特征、吸附特征等物性特征的动态演化规律,阐释了其地质-地球化学控制机理。多煤层区煤炭开采扰动相似物理模拟结果表明,下伏煤层生产导致的上覆未采煤岩变形破坏具有分区特点。采空区前方、后方的煤层处于以微裂隙扩展为主的微弱变形破坏区,而采空区上方的煤岩变形破坏由煤层裂纹扩展向煤岩损伤破坏演化。基于煤岩力学性质和材料损伤理论,提出了煤岩破坏指数(CDI),据此对不同分区煤岩变形进行了定量评价。真实煤样相似物理模拟研究表明,上覆未采煤岩CDI与下伏煤岩厚度及煤岩结构相关。基于煤岩力学性质、煤岩埋深及煤层生产速率等参数,构建了采动影响下上覆煤岩变形动态演化模型,能够实现对煤岩变形的实时预测。模拟实验前后煤岩孔裂隙特征差异明显,力学性质较弱的亮煤条带中产生了大量共轭X型裂隙,煤岩孔隙结构由单调递增形态向双峰形态转变。随煤岩粒径减小,孔容整体增加,孔隙结构得以优化,尤其20nm过渡孔孔容的改善对孔隙结构优化最为有益。下伏煤岩生产诱发的上覆煤岩的短暂卸压使煤岩渗透率得到一定程度恢复,且恢复率与初始渗透率正相关。基于Langmuir吸附理论及力学平衡原理,建立了综合考虑煤岩及粘土矿物体积动态变化、煤基质收缩效应、吸附相甲烷体积动态变化的新等温吸附模型,能够更精细地描述甲烷吸附量的动态变化。外来流体地下水相比本煤层水的化学活跃度更强,致使煤的水岩反应程度也更显著。水岩反应后,煤基质表面及裂隙中的粘土矿物和碳酸盐矿物发生溶解、溶蚀,煤中的石英颗粒等发生沉淀和迁出。煤岩距离外来流体侵入通道远近不同,水岩反应活跃程度不同,由近及远可以分为溶解溶蚀作用区域、吸水膨胀区域和无干扰区域。水岩反应过程中,块状煤岩以煤岩吸水膨胀占据主导地位,导致煤岩力学性质的减弱,加剧了煤岩渗透率的降低。多煤层区采动影响下上覆煤岩物性的地质控制模式表现为宏观煤岩变形破坏和微观孔裂隙调整两个方面,地球化学控制模式主要表现为煤岩变形破坏区不同范围内的水岩反应程度对煤岩渗透性的控制。