采空区下煤层开采是普遍现象,且大部分采空区含有积水。现如今采空区积水对下煤层开采的影响,以及下煤层开采对采空区积水的影响仅仅考虑上煤层冒落带载荷以及采空区底板的损伤破坏的影响。实际上,采空区积水赋存状态及底板吸水后力学性能弱化都会影响下煤层安全开采,这是目前研究没有涉及的内容。采空区岩性不同、破碎度不同、吸水率不同,都会影响采空区底板的载荷。同时,在老采空区内部残留有大量破碎煤岩体,当采空区积水被吸收后,对于采空区底板岩层的载荷有着明显增加,此外,底板岩层吸水导致自身吸水增载-力学性能弱化双重作用影响,使得底板岩层弯曲变形加剧,影响下部煤层的安全生产。为此,本文开展了采空区破碎煤岩吸水增载特性研究、吸水增载对底板岩体弯曲变形的试验研究、底板岩层吸水增载-力学性能弱化试验研究,在此基础上开展了吸水“增载-弱化”双作用下底板岩层弯曲变形仿真模拟。本文以煤矿上组采空区为研究对象,通过设计室内吸水增载试验、理论分析、力学强度测定试验以及仿真模拟,对此问题展开研究,并取得了如下研究成果:(1)通过试验发现,吸水增载特性受岩性、破碎度、吸水率等影响,煤、泥岩、砂岩吸水后增载分别介于1.22-1.74倍、1.09-1.4倍及1.25-1.39倍之间。同时,探究破碎煤岩的渗流吸水规律,吸水速度速率的变化在初始阶段吸水速率较快,接着吸水速率有所减缓,在最后阶段吸水速率大大减缓。(2)通过试验分析吸水增载与底板岩体弯曲变形之间的关系,设计两组试验用以分析。第一组采空区内部无积水,积留物存在于采空区内部,对应于试验中则是将模拟底板铺设无积水粉煤时,得到弯曲曲率的变化特性,分析其变化规律,同时分析了影响其弯曲特性的因素。第二组采空区内积存的粉煤饱和吸水,在经历润湿和毛细管吸水之后形成的煤泥水混合物,根据这一特性设计试验,分析了饱和吸水粉煤铺设在模拟底板上时,得到弯曲曲率的变化特性,分析了其变化规律,同时分析了影响其弯曲特性的因素。(3)按照力学试验准则选取制备煤岩体标准试件,进行室内力学实验,测定试件的抗拉强度和抗压强度。同时,取一组饱和吸水的标准试件同样进行力学强度的测定试验,发现饱和吸水后的泥岩和砂岩力学强度都有不同程度的降低,泥岩的抗压强度降低31.4%抗拉强度降低24%,砂岩的抗压强度降低51.9%抗拉强度降低61.3%。(4)根据测定的实验数据进行仿真模拟,使用弯曲挠度绝对值用以表征弯曲变形量,建立了两组不同参数的仿真模拟,使用常见的两种泥岩和砂岩参数建立对比试验。仿真结果表明,底板泥岩、砂岩在自身吸水“增载-弱化”作用及上采空区煤岩吸水增载作用下的弯曲变形挠度绝对值分别增加了124.1%和49.74%,研究结果对积水采空区下煤层的安全开采有着重要的现实意义。