我国华北很多矿区新生界松散含水层直接覆盖在煤系地层之上,对煤层的安全开采构成了极大的威胁。为了使矿井能够安全生产,在进行矿井设计时,一般都按照有关规程或规定留设了相应的安全煤岩柱。但是,矿区地质条件千变万化,影响安全煤岩柱留设的因素很多,留设安全煤岩柱时,应综合分析井田的地质和水文地质条件,并与具体的开采条件相结合。　　 本课题以宿县煤田祁南煤矿为例,运用现场钻探与室内测试技术开展了研究区域地质与水文地质条件、松散含水层富水性特征和覆岩阻隔水性能研究。得出以下结论:四含土以粘土、砂土、砂砾为主,主要矿物为石英、方解石和粘土矿物;四含为弱富水性含水层;32煤覆岩主要为泥类岩,具有良好的隔水性和再生隔水能力。因此确定研究区留设防砂安全煤岩柱。　　 以31采区作为研究对象,运用FLAC3D软件对其建立了固流耦合三维数值模型,研究不同开采顺序条件下相邻工作面相继开采时,覆岩破坏演化规律、围岩应力、位移变化规律及四含渗流场、孔隙水压力演变规律,模拟结果表明,采用从深部向浅部的开采方案其竖向位移和塑性破坏区相对较小,但此方案应做好浅部煤层开采时四含水的疏放工作。　　 以311工作面为例,对单一工作面相继开采时覆岩力学性质、位移及含水层渗流等演化规律进行了固流耦合数值模拟,结果表明,煤层开采使附近顶底板围岩位移明显增大,对较远(大尺度)煤柱及采空压实段顶底板围岩位移影响不明显;围岩破坏区主要为张拉破坏区和张剪破坏区,张拉破坏区主要位于各开采步中部顶底板附近,张剪破坏区主要位于各开采步两端顶底板附近及采空压实区,随着开采的进行,破坏区扩张不明显;渗流流速最大值随开采进行逐渐减小,在工作面开采初期时,采动破坏范围广,裂隙连通性强,突水溃砂危险最大。　　 在数值模拟的基础上得到了导水裂隙带高度与垮落带高度,模拟结果与现场观测和经验公式计算结果基本一致。结合数值模拟、现场观察和规程经验公式计算等多种方法,确定以-375m作为31采区、33采区北部区域32煤层的开采上限,以-405m作为33采区南部32煤层的开采上限。　　 煤层开采后,在上下风巷和开切眼处突水溃砂危险最大,根据地下水动力学单井定流量抽水的承压完整井流模型,确定含水层的水头即残余水头低于6.5m,即能预防在回采过程中溃砂的发生。　　 本项研究对于开采与地质条件相近的华北型煤田有明显的借鉴意义,具有十分广阔的应用前景。