鄂尔多斯盆地蕴含着丰富的煤炭资源,其侏罗系延安组煤层开采普遍受到顶板水害的威胁。“三图-双预测法”是一种有效解决煤层顶板水害的定量评价方法,其中“三图”中的煤层顶板直接充水含水层富水性分区图是关键,是确定疏放水工程重点“靶区”的依据。回采工作面涌水量和采前预疏放水量“双预测”是疏放水工程和排水系统设计的基础。因此,科学合理评价含水层富水性、准确预测钻孔疏放水量及回采工作面涌水量,对矿井安全高效生产具有重要的指导作用和工程实用价值。论文以呼吉尔特矿区为例,针对影响煤层开采的顶板复合充水含水层单孔涌水量大、水压高、富水性不均一等特征,分析了研究区水文地质条件,确定了侏罗纪地层的沉积规律,构建了复合充水含水层的富水性评价模型,提出了采前疏放水钻孔涌水量计算及其优化布置方法,对工作面涌水量进行了随采动态预测。取得的主要成果如下:1)呼吉尔特矿区煤层开采主要充水通道为导水裂隙带。开采的直接充水含水层为侏罗系延安组三段、直罗组一段和二段组成的复合含水层,该含水层具有砂泥岩互层结构特征,其中直罗组一、二段含水层富水性较强,水压较高。2)根据岩石学、古生物学及测井相特征分析,发现延安组三段沉积相主要为三角洲平原沉积,发育四条北东-南西向古河道;直罗组一段和直罗组二段主要为曲流河沉积,古河床呈北西-南东向展布。其砂体平面展布规律和沉积相展布基本一致。3)以含水层补给性质、导水系数、砂岩厚度、砂地比以及砂岩层数作为评价指标,提出了基于含水层组成要素的复合充水含水层富水性评价方法。并以葫芦素矿井为例,评价了其2^-1煤层开采的复合充水含水层的富水性,该方法评价的富水性分区与探放水结果基本一致。4)通过放水试验,分别采用稳定流Dupuit、非稳定流Theis以及越流公式计算复合充水含水层的水文地质参数。发现砂泥岩互层的复合含水层易发生越流补给,利用越流系统的Hantush公式计算水文地质参数,更接近实际。同时,统计分析发现,含水层渗透系数随埋深呈负指数相关关系,渗透率与有效孔隙度呈指数相关关系。5)以含水层-钻孔水量交换为基础,构建了复合含水层-钻孔系统水量计算耦合模型。利用该模型很好地再现了井下放水试验中放水孔水量和观测孔水位的历时变化,并对疏放水钻孔布置参数进行了优化。发现随着角度的增大,单位长度的钻孔涌水量呈现先增加后减小的趋势。随着钻孔数量的增多,钻孔总涌水量不断增加至一定程度后保持不变。疏放水钻孔最佳仰角为60°,单个钻场最佳钻孔数量为5个,钻场小间距方案总费用大于大间距方案,而大间距方案施工总时间大于小间距方案。6)利用MODFLOW的Drain子程序包刻画了多工作面连续回采的内边界条件,采用数值法对葫芦素矿井首采区9个工作面的涌水量进行了随采精细化预测。结果发现数值法在水文地质参数分区方面充分考虑了地层的沉积特征及已采工作面对后续工作面的水流干扰,能够实现基于矿井采掘进度的工作面涌水量动态预测,且预测结果和实际基本一致。