随着开采条件的复杂化程度不断加深,矿井水害问题日益突出。矿井煤层顶板水害问题不但给煤炭安全开采造成了极大困难,而且对于矿工生命安全也是个极大威胁。本文以宁夏东部某拟建井田为研究对象,以理论分析为基础,结合勘探结果和抽水试验数据及岩土体的室内试验数据,应用数值模拟方法对煤层开采顶板突水危险性进行了分区的预测研究,并提出相应的防治措施。该项研究不但能够丰富煤层顶板突(涌)水危险性分区的预测方法,而且对于类似情况的煤田顶板水害预测及防治具有重要的现实意义。本文应用“三图-双预测”方法,结合研究对象的实际情况进行了详细的研究。研究的主要内容和研究成果如下:(1)在分析宁东区域地质、水文地质条件的基础上,把井田的含水层划分了 5个层组,明确了地下水的补给、径流以及排泄途径。分析了矿井的充水条件,确定了2煤顶板突水的主要控制因素,建立了含水层的厚度、岩芯采取率、脆塑岩性比、冲洗液消耗量、单位涌水量、渗透系数等六个专题图,对其含水层的富水性进行了量化评价,绘制了煤层顶板的富水性分区图。(2)对井田内冒裂安全性分区进行研究,根据经验公式计算的主采煤层2煤的导水裂缝带发育高度,三维数值模拟FLAC3D结果得到的冒裂带高度,再考虑煤层顶板的实际厚度,修正计算了冒裂带的高度,并把其作为确定冒裂危险区和安全区的关键指标,绘制了主要可采煤层的冒裂安全性分区预测图。(3)绘制井田主要可采煤层开采时突水危险性大小的综合分区预测图。将富水性分区预测图与可采煤层的冒裂安全性分区预测图进行叠加,得到煤层顶板突水危险性的定量评价综合分区图。(4)采用对比分析法,分别应用“大井”法和三维数值模拟法进行突水量的预测,最终确定根据已建立的水文地质概念模型,运用地下水数值模拟软件Visual Modflow对顶板冒裂前后矿井涌水量大小进行了预测。(5)结合矿井生产地质条件和顶板涌(突)水条件综合分区预测的结果,对井田的顶板水害的防治提出了针对性的建议。