中国浅部煤炭资源逐渐枯竭,未来开采主要集中在深部。深部煤矿开采层位主要集中在石炭-二叠系。石炭-二叠系中发育多层碳酸盐岩地层,其富含地下水,受控于地下水的补给、径流、排泄、分布和水文地球化学特征等多方面因素,深部煤矿可采煤层顶底板岩溶异常发育,具有不同于浅部煤矿的岩溶地质特征;同时,深部煤矿开采过程中,断裂异常发育,改变原有岩溶特征,使岩溶水动力场与原有岩溶水动力场存在很大区别,形成特有的循环疏导模式。并且丰富的岩溶地下水,在底板采动破坏情况下,会形成突水事故。本文基于陈四楼煤矿开采现状及研究资料,围绕陈四楼煤矿岩溶水地质控制,以陈四楼煤矿太原组岩溶为研究对象,结合陈四楼煤矿构造特征,水文地质特征,研究隐伏岩溶揭露程度和发育规律,揭示隐伏岩溶的地质控制;分析水动力场、水位变化规律和水文地球化学场,揭示“疏降-导引”模式;为了减少岩溶水突水危险,采用数值模拟,分析底板采动破坏下突水规律,评价潜在风险。煤矿深部主要发育太原组和马家沟组岩溶,其中太原组主要发育11层灰岩,太原组上段灰岩岩溶水对煤层开采影响最大。富水岩溶以未充填细小裂隙和溶孔为特征,垂向发育由L₁₀向下岩溶富水性增强,平面分布规律“南强北弱”,差异明显,陈四楼复背斜南翼太原组中～下段灰岩存在天然破碎带,指向陈四楼向斜,同一盘区各灰岩具有同步增、减的富水规律,底板注浆工程加速太原组岩溶水水力联系和深部循环。在构造和开采双重作用下,煤矿深部岩溶水动力场演化显著。底板注浆孔揭露的岩溶特征表明开采活动导致太原组上段隐伏岩溶水大幅度直接疏降,中～下段岩溶水间接疏放,在平面上由东向流动、垂向上由浅至深循环。水位观测表明灰岩含水层疏降,岩溶水位大幅降低岩溶系统径流方向指向采掘活动采区,煤矿开采对太原组扰动和破坏使井田成为岩溶流场强烈“汇点”,使岩溶水“溯源”指向井田浅部露头区,岩溶水循环已经在采矿活动“引导”下加深。水文地球化学测试结果表明矿井开采导致岩溶水循环深度加深、矿化度增大。同时将井田太原组岩岩溶系统分为南翼子系统、北翼地堑子系统、北翼北子系统和北翼东系统。煤矿深部底板的隔水性能与承压特征是评价底板突水的基本条件。太原组上段是典型“极软+极硬”岩性组合,底板地层自然抗拉强度较低,易张性破坏,底板中-细砂岩段、粘土粉砂岩段和粉砂质粘土岩三个层段都为弱导和弱含地层。多孔组合煤层底板阻水系数无间断测试表明底板下岩层分为L₁₀灰底以上为主要有效隔水段,L₁₀灰底至L₈灰顶为延伸利用隔水段和L₈及以下为减小干扰保护段。底板在现状条件下的岩溶水高压区包括南翼陈四楼向斜核部和高六湾向斜核部。采用FLAC^3D数值模拟软件,建立二₂煤-650m水平以深采煤工作面的承压开采力学模型,综合模拟分析结果表明完整底板采动破坏可以引起突水,存在潜在风险,需要采取相应措施予以防范。该论文有57图幅,表10个,参考文献74篇。