离层水害作为一种新的顶板水害类型,多年来给许多煤矿造成了重大的经济损失和人员伤亡。由于离层水害突发性、复杂性、随机性的特点,在预防和治理上仍然存在很大困难。因此,研究离层水害的致灾机理并建立科学的防控技术体系具有重要的理论意义和工程应用价值。论文通过理论分析、案例解剖、数值模拟、相似模拟及现场验证等手段,对煤层开采覆岩离层水体的致灾机理和防控关键技术开展研究,取得了以下创新性成果:(1)在分析离层透水案例的基础上,划分了离层水害类型。按照煤层开采方式和致灾离层水体与导水裂缝带的相对位置关系将离层水害划分为二类二型。分析了各种离层水害的典型特征,并建立了三种透水模式;(2)将煤层开采覆岩离层分为一般离层、充水离层和致灾离层。研究了离层空间的发育规律、充水特征及其致灾机理,并提出了致灾离层的三级判别方法;(3)分析了一类二型、二类二型离层空间的储水机制。发育在导水裂缝带内的泥岩隔水关键层及其厚度是两类离层空间储水的主控因素,提出了基于泥岩隔水关键层垂向渗流速度分布的临界厚度分析方法;(4)确定了以红柳煤矿1121工作面离层水害为典型代表的一类二型和以老虎台煤矿73003工作面离层水害为典型代表的二类二型离层透水机理,并对井田范围内离层透水危险性进行了分区,通过现场工程验证了分区结果的有效性;(5)提出了离层充水含水层预疏放和强径流带截流、离层水体地面钻孔预捅放和井下钻孔超前探放、工作面回采过程中精准探放及优化开采工艺、开采序次、工作面布置、工作面推进速度等6种技术措施,建立了离层水害防控技术体系,并通过现场工程检验了该体系的合理性;(6)系统分析了红柳矿39个离层探放水钻孔的涌水规律,建立了致灾离层空间中心位置的经验公式,为井下精准探放离层水提供了靶区。同时,提出了致灾离层水体最佳探放时机,即根据周期来压步距,在离层水体形成后和泥岩隔水层破断前,精准布设井下束状钻孔群,疏放离层水体。该项技术在红柳矿推广应用后,使连续发生四次离层透水事故(最大透水量3000m~3/h)1121工作面后续实现了安全回采,目前,已安全回采了11个工作面。