在浅部煤层资源逐渐开采殆尽,煤矿生产渐渐转入深部的背景下,矿井水害对煤矿安全生产的危险日益增大。在众多突水事故中,煤系陷落柱是造成矿井水害的最重要因素之一。而且煤系陷落柱绝大多数以隐伏形式存在,在华北晚古生代(辽冀鲁晋蒙陕豫皖苏煤田)和中生代(大同煤田)、华南晚三叠世须河组含煤岩系中广泛分布。深入的研究隐伏陷落柱在开采扰动下的突水机理对隐伏陷落柱突水的预防和治理具有重要意义,并且也可以提高煤矿生产的安全性。(1)通过对煤层底板突水和陷落柱突水问题的研究成果进行收集、整理和总结,了解陷落柱的分布特征以及目前底板突水、陷落柱突水和相似材料模拟试验的研究现状。(2)通过对岩石化学成分和流动水对岩石侵蚀作用的分析探讨陷落柱的形成机理。然后利用Griffith强度理论和断裂力学等理论分析得到陷落柱规模、承压水水压、微裂隙等因素对陷落柱导水的影响。(3)通过相似材料模拟试验与自主设计研制的承压水水位实时监测系统相结合的方式,主要研究了圆台型不含伴生断层陷落柱在底板应力分布、底板裂隙发育特征、承压水导升规律方面的影响。研究得出,由于陷落柱的存在,底板在陷落柱前出现应力集中,应力峰值分布于距离陷落柱30m左右的位置,而且底板裂隙与陷落柱沟通也出现在该位置附近。承压水导升速度总体呈现出先增加后减小最后稳定的趋势,这与底板应力变化规律基本一致,并且陷落柱突水有突发性。(4)利用FLAC3D数值模拟软件对不同形态和是否含有伴生断层的情况共计6种模型进行数值模拟,从底板应力、塑性区和孔隙水压这三方面对不同形态以及是否含有伴生断层的不同情况陷落柱的突水机理进行研究。从应力分布特征上可知不同形态陷落柱在应力集中程度、应力峰值位置、应力峰值大小上都有差异。伴生断层的存在使得应力集中程度更大,应力峰值出现位置更早。从底板塑性区分布特征上可知采动效应约在陷落柱前50m开始对陷落柱进行影响,约推进到距离陷落柱30m的位置处底板塑性区与陷落柱塑性区沟通。陷落柱塑性区主要集中发育在陷落柱靠近工作面一次的边界上,陷落柱内部较为稳定。含有伴生断层的情况与不含伴生断层的情况对比得到,底板塑性区与陷落柱塑性区沟通更早。从孔隙水压力分布特征上可知陷落柱的存在使得孔隙水压力集中区域向陷落柱方向偏转。伴生断层加剧了水压的集中程度,扩大了陷落柱的影响范围,使陷落柱危险性增加。(5)文章还借助底板应变计对9102工作面下的隐伏陷落柱进行注浆改造后的底板破坏情况进行现场监测。测点布置于最易发生破坏突水的位置,得到注浆后的底板变形破坏规律和最大破坏深度。将结果与完整底板以及注浆前底板的破坏深度进行对比,验证注浆结果的有效性。