我国东部,尤其是黄淮平原及三江平原中的煤田均被巨厚松散含水层所覆盖。由于厚松散层水文、工程地质条件的复杂,容易导致煤层开采时突水溃砂灾害的发生;此外,采动引起的新生界松散层矿井涌水,将打破原有的水沙动力平衡条件,从而引起地面的涌水沉降变形。李粮店井田为典型的巨厚松散层矿区,松散层平均厚度为523.6m。因此,研究其巨厚松散层的水文地质结构特征及富水规律,对于保证煤矿浅部采区的安全回采具有重要意义。此外,石武高铁、京广铁路等国家重要交通干线从井田穿过,为确保铁路的运行安全,必须对煤矿涌水沉降量及沉降范围进行预测。本文以勘探资料的统计分析为基础,结合相应的试验验证,提出了李粮店井田新生界的“五段”水文地质结构特征。其中Ⅰ段、Ⅲ段为主要富水段,Ⅱ段、Ⅳ段为隔水段,底部Ⅴ段砂砾粘土互层段是对矿区开采产生直接影响的层段。在此基础上,划定了矿区新生界防水及防砂煤柱范围。通过对12011首采面进行研究,以顶板“突水”形式考虑,预计了工作面新生界底部含水层的涌水量约18.6m3/h,对工作面的开采安全影响不大。之后,运用数值模拟方法,模拟了工作面涌水后新生界底部含水层的流场演化特征,结果表明,在流场达到稳定条件下,降落漏斗边缘与涌水中心处的最大距离约1800m,其中在石武高铁处的最大水位降深为32m,在京广铁路附近处的水位降深最终稳定在3m。依据上述成果,重点对首采面的涌水沉降机理进行研究,建立了以流场演化、水头降深为控制因素的采矿涌水沉降计算模型,经计算含水层涌水最终会在石武高铁处产生9.28mm的沉降量,在京广铁路处产生0.87mm的沉降量。以此为依据,通过对比分析开采沉降与涌水沉降的沉降量级与沉降盆地范围后得出,在一般情况下,涌水沉降量在量级上远小于开采沉降量,但涌水沉降的地表移动盆地最外边界范围大于开采沉降的最外边界范围。最终,综合考虑矿区的开采沉降及涌水沉降范围,以采矿不影响石武高铁、京广铁路的安全运行为控制目标,将原开采沉陷保护煤柱扩大了近150m,并划分了井田的禁采区域。