随着我国中东部山西组上组煤炭资源的日益减少,矿井向下延伸开采下组煤时,由于下组煤基底主要是岩溶裂隙发育且富水性大的中奥陶统风化剥蚀面,若开采方式不正确极易诱发底板突水。因此,确保采动影响后底板隔水关键岩层的有效厚度仍可抵御底板岩溶水害影响,是延伸开采下组煤时矿井科研学者面临的主要问题。目前我国防治底板突水的技术措施主要包括带压开采、底板注浆、充填开采等,但由于各个矿井面临的水文地质千差万别,在工作面开采过程中底板突水时有发生,而底板裂隙是诱发底板突水的关键因素,故选取合理的采空区治理途径减小底板裂隙扩展深度以增大底板有效隔水层厚度对防治底板突水具有重要的作用。本文以岱庄煤矿3上煤层6351工作面及3 下煤层8300胶带大巷为工程背景,采用理论分析、相似材料模拟实验、数值模拟实验以及现场实测相结合的方法,对比分析了垮落法和膏体充填法开采底板破坏深度,对膏体充填工作面底板破坏机理及裂隙演化规律进行研究,为矿井下一步承压水上煤层的安全回采并确定合理采空区处理方法提供理论指导。根据垮落法开采底板破坏深度理论,对垮落法开采底板破坏形成的塑性区进行了划分;建立了充填开采采场结构模型,提出膏体充填底板低损伤长度计算式:L=ls+l切+nl步;建立了膏体充填开采底板破坏力学模型,推导出评价底板破坏安全系数:(?);建立了膏体充填底板破坏几何模型,推导出膏体充填开采条件下底板裂隙扩展深度计算式:h1=2(1+u)(l切+nl步)τ0/E。通过相似材料模拟实验发现煤层在垮落法及膏体充填法开采条件下裂隙底部距8300胶带大巷分别为3.32m、16.32m,垮落法开采条件下,大巷变形严重,膏体充填开采大巷完整;应力演化规律分为初始应力阶段、应力增长阶段、应力恢复阶段三个阶段,膏体充填开采应力变化表现为缓变,上覆岩层只存在裂隙带和弯曲下沉带,垮落法开采应力变化表现为突变,上覆岩层出现垮落带。通过数值模拟实验知:工作面推进过程中,围岩破坏以剪切和拉伸破坏为主,膏体充填和垮落法开采条件下底板破坏深度分别为4m、18m;应力云图呈现对称的“蝴蝶状”分布,膏体充填开采与垮落法开采应力峰值分为12.83MPa、36.97MPa;提高膏体充填开采的充填率可减轻对底板的破坏。借助“钻孔电视、多点位移计”对3上煤层6351充填工作面及3 下煤层8300胶带大巷进行现场实测,得到底板破坏深度为3.802m与理论分析、试验研究结果相吻合,且工作面下方8300胶带大巷围岩变形量小(顶底板78mm、两帮58mm)。