陕北煤炭分布区位于鄂尔多斯盆地中东部,区内煤炭资源储量丰富、煤质优良、地质构造简单,是一个亟待大规模开发的地区。目前开采主要集中在埋藏深度小于100m的浅埋煤层,由于煤层埋深浅,采高比大,当前的开采已经给矿区造成了不可忽视的影响,主要表现为:①煤层上覆岩层完整性遭到严重破坏,引发次生地质灾害;②破坏水煤资源的共生关系,改变矿区水资源循环条件,使陕北地区水资源短缺状况进一步加剧;③矿区生态、人居环境呈恶化趋势。如何解决这些问题已成为政府、学者及民众关注的焦点。本论文分析了陕北煤炭分布区水文地质、工程地质与环境地质条件,查明了目前煤炭开采现状及诱发的水文、生态、环境问题,分析陕北煤炭分布区煤层开采覆岩变形的影响因素及覆岩变形机理;同时以地质模型为基础,利用ANSYS及RFPA软件对陕北煤炭分布区煤炭开采后覆岩的破坏情况进行模拟分析,总结覆岩移动变形规律,研究获得以下成果:(1)根据现场踏勘及室内分析,初步查明了陕北煤炭开采诱发的水文、生态、环境问题;(2)分析了陕北煤炭分布区煤层埋藏特征和空间组合形态,根据大面积分布的沙—基型剖面,选择典型工作面,在分析顶板基岩厚度与埋深、开采采厚与煤层采空区、覆岩岩性、采煤方法特征等基础上,构建了空间地质模型;(3)通过数值模拟计算结果中可以看出,覆岩破坏的过程主要为:离层—断裂—跨落,覆岩呈台阶状下沉。对于基岩比较薄,松散载荷层厚度比较大的浅埋煤层(模型Ⅰ),采高越低,覆岩的破坏程度越小,采高4m时,地表下沉量最大为1.816m;采高5m时,地表下沉量最大为2.0m;基岩厚度大于60m,松散层较薄的浅埋煤层(模型Ⅱ),冒落带高度为19m,导水裂隙带为54m,地表最大下沉量为1.53m;(4)根据数值模拟的结果,结合研究区的水文地质条件,提出浅埋煤层开采覆岩变形的防御与措施。以上研究成果为陕北煤炭分布区煤炭资源合理开采,实现安全生产、保水保环境提供了科学的决策依据。