大同矿区赋存有侏罗系和石炭系双系煤层群，煤层及顶底板坚硬，工作面矿压显现剧烈。目前上部侏罗系煤层群开采完毕，主要开采下部石炭系煤层。在开采石炭系3-5＃特厚煤层时，侏罗系煤层群已稳定的破断顶板再次运动，致使3-5#煤层工作面开采时顶板压力加大，回采巷道失稳，特别是经过遗留煤柱时，严重影响了工作面的安全高效生产。因此，本文以大同矿区同忻矿石炭系3-5#煤层开采为背景，采用理论分析、相似材料模拟、数值计算和现场监测相结合的方法，对大同矿区双系煤层群开采顶板破断结构及其失稳规律进行研究，获得的主要结论如下：　　（1）基于同忻矿地质勘探资料，在生产现场选取岩芯，并对其进行室内试验，得到了同忻矿3-5#煤层顶板岩层的主要物理力学参数，结果可知：同忻矿石炭系3-5#煤层顶板岩层坚硬，整体强度较大。在此基础上，进行了双系煤层群开采相似材料模拟，获得了石炭系煤层开采时顶板破断的结构特征。　　（2）以同忻矿双系煤层群开采为原型，通过采用 UDEC数值模拟软件对双系煤层群顶板破断结构及应力变化进行了模拟，对相似材料模拟进行了补充验证，分析了双系煤层群开采的相互作用机理及侏罗系遗留煤柱对石炭系开采的影响。下部石炭系煤层的开采改变了上部侏罗系煤层的应力及裂隙分布，使已稳定的顶板结构再次运动；同时，上部侏罗系煤层遗留煤柱受到下部石炭系煤层的开采扰动，与石炭系煤层破断顶板形成应力叠加，极易导致石炭系煤层开采时发生矿压事故。　　（3）在相似材料模拟和数值计算的基础上，构建了大同矿区双系煤层群顶板破断结构演化模型，推导了双系煤层群不同开采阶段的工作面支架阻力计算公式。　　（4）根据大同矿区同忻矿的生产地质条件以及推导的支架阻力计算公式，确定同忻矿8207工作面的最终支架选择，并通过现场矿压监测对其进行验证，监测结果表明，支架起到很好的控顶作用，能够保证工作面的安全开采。