随着神东矿区开采范围不断扩大、开采深度逐步增加,出现了许多有别于浅部开采特点的现象和问题,使得矿压监测与管理、水害、瓦斯等面临新的挑战,给矿井灾害预测与防控提出了新的课题。针对我国西部矿区地质环境特点,在结合神东矿区煤层赋存条件、开采特征等基础上,加强矿区地应力特征及其对煤层底板采动破坏控制机理等相关研究,对我国西部煤炭资源的安全高效开采具有重要意义。本文以神东矿区保德煤矿为研究对象,应用构造地质学、工程地质学、岩体力学、材料力学、采矿学等多学科理论,利用野外调查、室内试验、数理统计对保德矿地应力特征及分布规律进行系统研究,并综合采用理论分析、物理模拟、数值模拟、现场探测等研究方法揭示其对采动底板破坏控制机理,取得的主要成果如下:（1）系统分析了保德地区古构造应力场特征:印支期构造应力场以近SN方向为主,且印支期构造在研究区表现较弱;燕山期构造应力场以NW-SE向为主要挤压方向;喜山期构造应力场方向发生较大转换,挤压方向转变为NE-SW向。矿区在不同地质时期的构造体系特征为现今地质构造格局奠定了变形基础,同时对矿区基底构造发育起到一定的控制作用。（2）基于岩石Kaiser效应利用声发射技术对保德矿进行地应力测试,分析了地应力特征及分布规律:（1）垂直主应力σv为11.77～13.38 MPa,最大水平应力σH为16.45～19.34 MPa,最小水平应力σh为9.66～12.08 MPa;（2）随着埋深不断增加,σv呈线性增加,σH和σh总体上均呈增大的趋势,但离散性较明显;在不同埋深梯度范围内K1、K2、K3、K4的变化关系更加复杂,K1呈线性递减,K2整体呈线性递增并逐步变为线性递减,K3整体由线性递减并逐步变为线性递增,K4呈明显递增趋势。（3）基于不同埋深梯度地应力变化特征,可将500 m标高作为保德矿深浅部划分界限。（4）结合其他矿区地应力资料,对比分析了神东矿区以及我国东部安徽省淮南矿区、潘谢矿区、山东省兖州矿区地应力分布规律的差异性。（3）基于多元线性回归法对矿区初始地应力场进行反演:（1）反演结果较好,准确率最高可达99.77%。（2）井田范围内XX、YY、ZZ方向上应力的空间分布存在较大差异。（3）地应力在地表浅部受到河流、高程等因素的影响较大,随着埋深的增大,地形地貌对各方向应力的控制效应逐步减弱。（4）构建了考虑地应力场及其对底板采动破坏影响的物理模型和数值模型,系统分析了采动底板位移、应力和塑性破坏特征:（1）底板裂隙随工作面推进而不断发育,破坏深度不断增大,裂隙最深可达到7 cm,宽度为10 cm,与水平方向成30°～70°夹角;（2）煤层顶板周期来压步距为10～15 cm,底板每隔20～22 cm发生一次较大的破裂,底板周期性变形破坏与顶板周期性来压一致。（3）应力监测结果显示,各监测点应力变化特征一致,煤层前方底板受力状态先受压,底板最大压应力可达1.5 MPa,当回采形成采空区时底板处于卸压状态,应力得到释放,应力压缩转化为卸载转态。（4）数值分析结果显示,在水平方向构造应力场作用下,随着工作面的开挖,顶底板应力、塑性区破坏及围岩垂向位移不断变化调整,工作面前方最大应力为25.55 MPa,底板最大破坏深度稳定为30 m。（5）构建了煤层底板采动破坏力学模型,分析了半无限平面体受支承压力作用下的应力特征,求解了煤层底板采动岩体应力解析解,并结合Matlab进行计算和制图,揭示了底板岩体水平应力、垂直应力以及剪切应力、最大主应力和最小主应力的分布规律。（6）构建了地应力作用下的采动底板破坏数值计算模型,探讨了三种不同侧压系数（λ=0.5、λ=1.0、λ=1.5）条件下底板岩层的应力分布、变形破坏特征及其演化规律:（1）侧压系数对顶底板岩层采动应力分布存在较大影响,直接影响底板岩层的稳定性。（2）随着侧压系数的增加,工作面顶底板围岩塑性区范围逐步增大,且底板扩大范围要明显大于顶板。（3）底板垂直位移高度随着侧压系数的增大呈现递增趋势,使得底板易于形成鼓起而产生破坏,而顶板岩层垂直位移则不断减少,易于形成结构平衡而保持稳定。（7）对保德煤矿81307工作面巷道和工作面底板进行综合探测表明:（1）巷道底板探地雷达在剖面上共发现5处异常,裂隙带发育深度普遍在10～20 m范围;（2）应力场—裂隙场—渗流场三场监测表明,工作面超前采动应力影响范围为80～120 m,影响深度约25 m,底板采动破坏深度约为20～25 m,采动破坏裂隙形成过程基本与采动应力演化规律一致;（3）井—孔联合微震监测获得的底板破坏深度30 m。（4）基于地质雷达技术、多场耦合监测技术探测结果与数值计算以及微震监测结果基本一致,底板破坏深度在30 m以浅。图[112]表[23]参[213]