神府矿区薄基岩浅埋煤层上普遍覆盖有三趾马红土隔水层，隔水土层在采动应力场与渗流场共同作用下的微观裂隙损伤-弥合机理、宏观失稳-突水机理以及隔水土层孔隙水压与顶板突水之间的时空响应规律,对于神府矿区顶板突水机理研究有着关键性的作用,这些问题的解决能够有效揭示因隔水土层失稳引起的顶板突水灾害演化规律。论文采用理论分析、土工实验、两相物理及数值模拟与工程实践等方法,开展了基于于隔水土层破坏失稳的顶板突水机理研究,取得如下主要成果:(1)通过土工实验分析，发现矿区隔水土层极限抗剪强度随着液性指数的变化会发生区段跳跃变化的规律。分别从水理、物理及形变角度提出隔水土层三大特性:①水理特性:隔水土层陚存状态随埋深变化的形态异性，其液性指数随着埋深圼近似线性下降趋势,并会引起其形态变化:②物理特性;隔水土层强度指标随埋深变化的深度异性。③形变特性:薄基岩浅埋煤层开采后的地表沉陷的特殊性—隔水上层的沉陷异性,可以解释矿区地表下沉虽增大的原因。(2)基于理论推导与数值计算,分析了隔水土层纵向裂隙发育规律及弥合演化过程,通过构建土层孔隙-裂隙介质渗流耦合方程,对纵向裂隙发育机理进行分析，得到了纵向裂隙宽度解析解。提出了土体裂隙弥合度的概念,用来表示土体的自适应弥合能力。构建了裂隙弥合受力模型,得到了隔水土层裂隙弥合度的解析解。隔水土层裂隙在弥合后会产生咬合铰接区，造成土体单元相互挤压变形，使裂隙介质结合为致密的黏结结构,恢复土体渗透性及隔水性。咬合铰接区的渗透性弱于非咬合铰接区，即土层裂隙弥合压实后，土体隔水性能存在进一步增强的可能性。(3)建立了隔水土层孔隙水压与动态开采关系的粘弹性动力模型，得到了两者之间的解析关系式。分析发现当开采厚度较大时，采空区上覆隔水土层孔隙水压出现畸变漏斗,在工作面两端头处最为严重,当开采厚度较小时,采空区上覆隔水土层孔隙水压会发生周期性小幅波动,未发生积聚及快速消散现象。工作面上覆隔水土层孔隙水压与工作面顶板涌水量存在着紧密的时空响应关系。由于采动及渗流作用的影响,当隔水土层宏观纵向裂隙发育足够充分时.在微观上土层孔隙水压出现压力畸变，宏观上与之对应发生工作面顶板涌水量猛增现象。(4)通过突水案例数据收敛及理论模型判别分析了隔水土层不同破坏形式-失稳诱灾之间的关系,发现顶板突水的空间及时间范围与土采比有着密切关系:在开切眼附近位置的顶板突水事故,土采比相对较小,土体呈“铆钉式剪切破坏”,经过数次周期来压之后的顶板突水事故,土采比相对较大,土体呈“椭圆弧拉伸破坏”,两种破坏形式的临界土采比为7-8。判别时先进行“铆钉式剪切破坏”判别,若土层稳定则进行“椭圆弧拉伸破坏”判别,以此来进行初步的顶板突水预测。突水演化试验发现:当土采比超过14~15时,隔水土层中部有强隔水作用,上下层位裂隙会在应力恢复及排水过程中自适应弥合,隔水土层的裂隙弥合度越大,则弥合后土体的渗透系数越小,并出现一定的排水现象,其隔水性能与破坏前相比反而增强,其渗透特性及变形特征进一步验证了裂隙弥合后的咬合铰接效应。(5)根据神府矿区浅埋煤层顶板突水的影响因素及特点,建立了基于隔水土层稳定性的浅埋煤层顶板突水预测模型。该模型能精确预测工作面的综合突水危险级别及突水危险点,减少了采前防突水工作的盲目性与工作量,为浅埋煤层顶板突水预测提供了一种新的途径。工程实测涌水量反馈证明了该模型不仅准确得到了综合突水级别,还预测了各突水危险点坐标位置,大大降低顶板突水事故的发生概率。基于AHP-GRA耦合预测模型并结合Arc-GIS及Matlab对井田范围进行了突水关联度数据可视化分析,得到了五个一级指标对应的突水关联度分布图,为矿井防突水措施的制定提供重要依据。论文以开采扰动及水体渗流的耦合作用为出发点,以隔水土层隔水稳定性为关键点,以顶板突水预测判别为目标点,对基于隔水土层破坏的顶板突水灾害机理及预测进行了研究,研究成果丰富了神府矿区顶板突水预测研究体系的内容,对于富水区下薄基岩浅埋煤层的安全开采具有重要的指导意义。