煤炭是现阶段人类生活、生产的主要能源之一,也是中国能源结构的重要组成部分。从我国地质条件来看,矿区总体地质与水文地质条件复杂,而且目前探明的煤炭储量约27%受水害影响。随着煤层向深部开采,采矿面临底板承压含水层高水压威胁愈发突出。煤层底板奥陶系灰岩岩溶水已逐渐变为影响煤炭安全生产的重大威胁之一,尤其是复杂地质构造条件下不同断层组合类型下突水机理复杂,对其进行相关突水危险性评价和突水机理的研究具有非常重要的实际意义和能源战略意义。本文以大同煤田马道头井田为研究对象,聚焦地堑构造区断层带突水问题。首先在系统总结了华北型煤田共同的水文地质条件特点基础上,根据矿井充水条件对煤层底板突水类型进行了分类。并借鉴华北石炭-二叠纪煤田的水文地质特征,对马道头井田的地质与水文地质条件进行了归纳总结,分析矿井充水条件;其次,基于灰色关联度理论,从定量化分析角度对潜在危险断层做突水危险性评价。然后,通过数值模拟方法对地质构造复杂的地堑区进行模拟分析,研究地堑构造影响下断层带突水机理;最后,采用基于模糊C均值聚类的变权型脆弱性指数法对主采煤层3-5煤和8煤进行了危险性预测评价;形成“定量评级-模拟分析-预测评价”的煤层底板突水危险性三级判识,主要研究内容及结论如下:（1）华北石炭-二叠纪煤田从地层空间赋存特点来看,不仅受到顶板水害威胁,同时还受到煤层底板岩溶水的威胁。其中,奥陶系岩溶裂隙水成为底板主要突水水源之一（突水发生的物质基础条件）,煤层底板隔水层的岩石力学性质及厚度是保护煤层安全开采的关键因素（阻挡作用）,采矿活动是矿井突水的诱发因素,断层等地质构造的存在降低了底板隔水层的完整性是造成突水的主要因素。通过对比前人在不同矿区对华北型煤田的研究总结了华北型煤田的主要含水层（组）划分与特征,并对底板奥陶系灰岩岩溶水突水主控因素进行总结分析。根据矿井充水条件三要素,本次研究将华北型煤矿区底板岩溶水突水类型概括为底板破坏型、构造导通型和复合型三种类型。（2）从定量化分析角度,采用灰色关联度分析和层次分析耦合方式对潜在危险断层做突水危险性评价。断层带突水危险性评价指标体系是以煤层底板突水危险性评价体系为基础的,评价准则为开采条件、底板隔水层条件、断层条件和水文地质条件四个方面,共10个指标。模型中灰色关联法能有效地处理各因素之间的不确定性关系,是一种有效解决多因素影响下某一事件发生的关联性定量评价方法。通过GRA-AHP耦合的断层带突水危险性评价模型的评价结果,3-5号煤在断层F98处的突水危险性较低。而随着煤矿开采向下组煤8号煤层开采时,相对应的断层带突水危险性为危险。（3）通过矿区地质条件的分析,地堑内奥陶系岩溶水具有稳定的补给和排泄。物探结果显示地堑区内富水性强,而断层表现出局部富水和局部阻水的特点。为了揭示断层带突水机理,本文利用数值模拟软件构建地堑构造影响下断层带突水渗流过程。首先,基于流固耦合原理,讨论了孔隙水压力对岩石力学性质的影响以及孔隙介质岩体应力与渗透系数的关系。其次,通过模拟不同开采方式对断层带扰动特性的应力-应变关系及渗流现象,探讨地堑构造下断层带突水机理。从模拟结果来看,在正常块段煤层底板破坏带与承压水导升带（采矿导致）并不会发生破坏联通的情况。但断层带内受采矿影响,会发生底板岩溶承压水沿着断层带发生导升的现象。基于断层存在滞后突水的时间效应,而不同的回采方式决定了对断层带的扰动持续时间。因此通过减少对断层带的扰动时间可以降低断层带底板岩溶水突水危险性。在地堑区,靠近回采工作面的一端的断层表现出沿着断层带渗流导升的现象,而承压水导升带发育较小,渗流不明显;而地堑区另一端断层受到采矿影响较小,断层带内渗流并未出现局部水压增大的趋势,但靠近断层带区域,底板渗流现象明显,导升高度较大。对于未来开采该区域的地层时需要进行承压水导升带高度的勘察,以预防由于底板有效隔水层厚度变薄导致的底板突水事故。（4）底板突水脆弱性评价原理是指底板隔水层在煤矿开采过程中起到抵抗突水的能力。因此,本文从整体权重与个体权重的思想出发,基于底板突水脆弱性评价方法和变权理论针对矿区主采煤层存在带压开采情况,通过改进原变权脆弱性评价中分类方法,采用模糊C均值聚类对主控因素指标的变权区间及评价区间进行划分。模糊C均值聚类（FCM）可以按照某种判别准则,将数据的聚类转化为一个非线性优化问题,并通过迭代来进行求解。对比过去煤层底板变权型脆弱性指数法中使用的K均值聚类的分类效果,结果表明模糊C均值聚类对煤层底板突水的变权区间分类和脆弱性指数分区有更好的适用性。该评价结果可以作为未来煤矿开采规划中的参考依据,并提出合理的防治水措施。