采矿过程中,上部岩层中的应力平衡被打破,发生了岩层的离层、变形和破断,含水层和隔水层中的裂隙发生了变化,使得原来的隔水层成为了导水通道或储水空间。隔水层中的裂隙演变,改变了原有的含水层组合关系,在局部地区导通了上下含水层,使得原有的含水层结构发生了变化;另外,两个采面间的含水层结构由于安全煤柱的存在而与采空区的变化不尽相同。这些变化以往注重从突水的角度进行研究,而从含隔水性质的转化的角度研究甚少。本文主要研究采煤引起上覆岩层破坏及其中的含水层结构变异情况,采用野外地质调查、地球物理现场勘查、室内相似材料模拟试验、计算机数值模拟、理论分析等一系列研究方法,以潞安集团余吾矿区为研究区,研究了采煤引起上覆岩层中的裂隙演变及其对含水介质导水能力的影响,重点研究了两个工作面间交互带有叠加效果时导水裂隙带的发育及其对含水层结构的影响。论文取得的主要研究成果如下:1.通过地球物理勘查发现,采动后煤层上覆地层跨落、塌陷,地层结构变得紊乱,煤层顶板以上100m的范围地层破坏比较严重。在保留煤柱的上方,没有发生跨落,上方相对采空区隆起。圈定的导水裂隙带侧向边界超出采空区的范围,说明采动裂隙侧向有延展。在两个采面间,导水裂隙带的高度要比单个工作面的导水裂隙带高度大2.通过相似材料模拟实验研究认为垂直于煤层剖面上,开切眼及工作面附近的裂隙较为发育,采空区中部裂隙由于上覆岩层的重力作用被压实,边界裂隙分布密度约为采场中央重新压实区的2~4倍,呈椭抛带状分布。两个工作面侧向裂隙发育不甚明显,监测点位移从下到上逐渐减小。3.通过计算机模拟研究认为,采空区中部裂隙相对压实,其两侧以垂向裂隙发育为主,顶部以离层裂隙发育为主,这一结论与相似材料模拟实验结果一致。研究认为,裂隙发育不仅在采空区上方发育,而且向采空区侧方延展,延展到了煤柱上方一定的距离,根据本次研究结果延展的距离距采空区大约为33.5米;模拟结果认为当两个工作面之间有叠加作用时,其中的导水裂隙带的高度比单个工作面的导水裂隙带的高度要大。这一结论与野外地球物理分析结果一致。4.通过相似材料模拟实验、计算机数值模拟和地球物理勘查三种方法比较,最终认为,研究区单个工作面中导水裂隙带高度约为101米,其横向延展距离距采空区边界约为33.5米;两个采面有叠加作用时,保留煤柱上方对应的导水裂隙带高度约为130米。5.研究认为,由于采动影响,含水层本身以及含水层之间非均质性发生了变化。原来的隔水层由于采动裂隙的存在也变成为有空隙或裂隙的导水通道或储水空间,使得原来两个水力联系很弱的含水层而变成水力联系很强的统一的含水层,从而构成了新的含水层。这个新的含水层其中的裂隙发育从下到上存在明显的分带性,从外到内存在着明显的分区性,并且其储水能力和含水层的规模也变大。从结构上看,原来两个相对水平的单一含水层,在采空区上方,变成一个“复合式”含水层。从含水层空间展布来说,原来水平的含水层演变成局部成“蜂窝状”的含水层。