本文围绕近松散含水层下膏体充填采煤引起的覆岩破坏演化及突水溃砂风险评价这一科学问题展开研究。以山东太平煤矿近松散含水层下膏体充填采煤为例,根据开采模型试验结果并结合分形几何理论,研究了膏体充填采煤覆岩裂隙演化规律,构建了基于关键要素的松散含水层下膏体充填采煤突水溃砂风险定性评价模式,以及基于AHP-熵的膏体充填突水溃砂风险定量评价模型。论文主要取得了如下成果:(1)获得了膏体充填采煤覆岩破坏过程中裂隙网络的演化特征。以地质模型为基础,开展了垮落法和膏体充填开采相似材料模型试验,采用分形理论,对比分析了垮落法开采与膏体充填开采条件下覆岩裂隙网络分形维数的演化特征。结果表明,垮落法开采时,随着开采推进,覆岩裂隙分形维数快速上升,导水裂隙带较为发育;膏体充填开采时,裂隙发育分形维数整体比较稳定,分形维数变化幅度小,导水裂隙带发育受到明显抑制。反映出在膏体充填条件下,覆岩裂隙因为充填体覆岩荷载的支撑作用,有效的控制了覆岩的下沉、缓解了覆岩应力集中,覆岩裂隙网络发育高度明显降低并且处于相对稳定的状态。(2)建立了基于关键要素的松散含水层下膏体充填采煤突水溃砂风险“SICI-3E”定性评价模式。通过对松散含水层下膏体充填开采突水溃砂的关键影响要素的综合分析,选取了松散含水层富水性、底部黏土隔水层厚度、地质构造及基岩面起伏、覆岩厚度、覆岩破坏高度等作为煤矿突水溃砂评价的关键要素,构建了基于关键要素的松散含水层下膏体充填采煤突水溃砂风险“SICI-3E”评价模式,确定了突水溃砂临界条件与关键要素的分级标准。具体方法是以第四系底含富水性分区图、第四系底部黏土隔水层厚度分布图、基岩面等高线图、覆岩厚度等值线图等四个关键要素图为评价基础,开展充填采煤突水溃砂风险的水文地质综合评价、工程地质综合评价和安全煤岩柱留设的安全性与可行性评价等三项综合评价,得出松散含水层下膏体充填开采突水溃砂的风险评价结果,并提出针对性的安全开采保障措施。(3)作为“SICI-3E”评价模式的应用实例,对太平煤矿六南采区03工作面三分层进行了膏体充填开采突水溃砂风险评价。根据评价结果,采区范围第四系下组的底部含水层属于富水性中等的含水层,临界水力坡度在0.903~1.145之间,含水层中的砂层和粘土层允许水头高度为32m~38m,当初始水位降到此数值之下后,将不会发生突水溃砂风险。根据计算,膏体充填开采设计采厚2.2 m时,叠加区导水裂隙带高度为23.88 m,扩大区导水裂隙带高度为13.86 m。经过综合评价,为避免突水溃砂的发生,确定在工作面扩大区留设17 m防水煤岩柱,叠加区留设27m防水煤岩柱。开采结果证明,该工作面的开采是安全的,没有发生突水溃砂。(4)构建了松散含水层下膏体充填开采突水溃砂风险定量评价指标体系,建立了基于AHP和熵值理论的突水溃砂风险定量评价模型。围绕突水溃砂风险这一评价目标,根据影响溃砂风险的关键影响因素,构建了包含地质构造复杂性、隔水层特征、含水层富水性以及煤层开采等评价准则层及其评价指标因子。以太平煤矿六南采区为研究区,对评价指标进行了量化,利用改进层次分析法(AHP)结合信息熵理论确定了评价指标因子的权重,建立了松散含水层下膏体充填开采突水溃砂风险定量评价模型,通过计算突水溃砂危险性指数RI,对突水溃砂风险进行了分区。该研究区的开采实践,验证了该方法和分区的合理性。本论文有图59幅,表35个,参考文献189篇。