我国煤炭资源的深部开采受承压水威胁严重,为了研究承压水上煤层开采引起的底板应力分布、开采破坏特征及突水危险性,本文采用理论分析、数值模拟、现场实测及相似模拟试验等多种手段,分别开展了开采底板应力分布与破坏特征理论建模与分析、承压水上开采底板流-固耦合破坏特征数值模拟和原位测试、底板隔水关键层突水危险性力学分析及开采底板突水相似模拟试验等内容的研究,其主要成果如下:(1)建立了周期来压时沿工作面走向和倾向开采底板理论力学模型,考虑了矿山压力和承压水的共同作用,推导得到应力计算表达式,理论计算底板应力分布及破坏范围。采后底板沿工作面走向和倾向近似“勺型”和“倒马鞍型”破坏形态,对应最大破坏深度分别为13.5 m和12 m。垂直应力的集中程度最大值出现在弹塑性交界附近底板,其集中程度和影响范围明显大于水平应力的影响。剪切应力系数等值线呈反向对称螺旋状,均以支承压力峰值为界,形成“一正一负”急剧应力变化带,易促使底板产生压剪或拉剪破坏,与破坏边界相吻合。(2)建立承压水上开采三维流固-耦合数值模型,模拟研究采后底板塑性破坏区和应力分布特征,并利用“双端封堵测漏装置”进行现场原位测试,数值模拟得到的底板塑性破坏区与理论计算破坏范围相似,最大破坏深度位于采空区两侧底板附近,且破坏边界为剪切破坏模式。实测和模拟的底板最大破坏深度分别为13.75 m和15.875 m,与理论计算值13.5m基本一致。模拟结果显示,煤层开采后,孔隙水渗流沿底板递进导升,易从沿工作面走向的煤壁、开切眼侧底板及沿工作面倾向的两侧煤体底板斜下方形成突水通道,发生突水现象。(3)建立底板隔水关键层稳定性力学分析模型,考虑了在应力降低区、底板采动破坏带和承压水等载荷的协同作用,计算隔水关键层的易突水部位,推导极限水压公式,得到底板隔水关键层容易从最大挠度曲线分别与工作面煤壁侧的边界(长边)、工作面两侧(短边)的相交处预先破坏,优先从沿工作面走向的煤壁侧下方岩体发生突水,这与数值模拟所得到的结果相一致。(4)开展了开采底板突水相似模拟试验,捕获煤层开采过程中底板的应力、位移、裂隙扩展及渗流演化信息,在开切眼及煤壁侧底板产生剪切裂隙、竖向裂隙,伴生有层向裂隙、微小裂隙等,且随着深度增加,开采扰动减弱,扰动传播具有滞后性。孔隙水(承压水)主要沿工作面煤壁斜下方涌入工作面,形成突水现象。采后底板最大破坏深度约6.4 cm,相当于实际破坏深度12.8 m,且整体破坏近似“倒马鞍形”,与理论分析、数值模拟及现场实测结果一致。