开展华北石炭二叠纪煤田的薄层灰岩水和厚层灰岩水的水害防治研究工作对于我国煤矿安全、经济、高效生产具有重要意义。从矿山岩体力学的角度来看,现阶段华北石炭二叠纪煤田的薄层灰岩水和厚层灰岩水的水害防治工作的难点主要体现在三个方面:第一,在采矿引起扰动应力场和水压力作用下,导水通道的识别与形成过程研究;第二,在采矿引起扰动应力场和水压力作用下,底板破坏层位及破坏深度的确定;第三,在采矿引起扰动应力场和水压力作用下,顶板破坏层位及导水裂隙带高度的确定。矿井突水是矿山开采过程中的应力场扰动所诱发的微破裂萌生、发展、贯通等岩石破裂过程失稳的结果。基于“微破裂前兆是突水等矿山动力灾害的共性特征”的学术思想,以陕西陕煤澄合矿业有限公司董家河煤矿22517工作面为依托,在原有水流量、水温及水压等信息监测的基础上,从开采应力扰动诱发微破裂导致地质环境劣化的煤矿突水灾害本质出发,以微震监测技术为手段,以突水灾害孕育的内在动因和前兆规律研究为核心,以形成基于微震监测的煤矿突水危险性动态预测预报方法为目标,开展底板破坏程度和突水通道的“动态”破裂失稳过程和活化规律的前兆微震信息的研究工作,开展了以下工作:(1)基于关键层是顶板两个分带的分界线学术思想,通过分析微震事件数和能量沿垂直方向分布规律,建立基于微震监测煤矿顶板沿垂直方向分带方法。根据此方法,可以有效确定顶板岩体导水裂隙带的发育高度。在“横三区”的基础上,考虑煤壁支撑影响区的影响范围,改进煤层顶板岩体沿水平方向上分带模型,将工作面附近的围岩沿水平方向分为4个分带——原岩应力区、煤壁支撑影响区、岩层离层区和岩层重新压实区。在改进水平分带模型的基础上,通过分析微震事的产生规律与应力状态之间的关系,建立煤矿顶板微震事件沿水平方向分带模型,将整个工作面分为三个区域——微震事件平静区、工作面影响微震事件产生区和历史微震事件产生区。基于改进水平分带模型与矿山开采沉陷学之间关系,建立基于微震监测确定岩层移动角的方法。(2)研究微震监测结果与底板破坏层位(强度关键层)、底板破坏深度三者之间的相互关系,发现绝大部分底板微震事件分布于底板破坏层位(底板强度关键层)上方,底板破坏层位的深度即为底板破坏深度。在此基础上,建立底板微震监测结果与工作面地质钻孔柱状图相结合的煤矿底板破坏深度确定方法。分析底板微震事件能量密度云图与底板涌水量之间的关系,可以实现对工作面底板导水通道的定位,揭示煤层采动条件下导水通道的孕育、发展和贯通过程,为底板防治水提供依据。(3)微震监测技术是超前探测隐性断层的一种有效手段,采用微震监测技术能够提前200m探测捕捉由于扰动影响造成的隐性断层产生活化产生的微破裂信号。通过分析这些信号的时空分布特征,可以超前识别隐性断层的存在,因此可以将微震监测技术作为一种被动物探手段。基于上述结论,提出了基于微震监测的隐性断层超前探测方法。通过分析隐性断层活化引起微震事件的时间、空间和能量分布规律及其与工作面的空间位置的相互关系,可以确定隐性断层的活化阶段。通过分析隐性断层活化引起微震事件的震源机制,可以确定隐性断层的部分参数。在此基础上,建了微震事件的震源机制分析与地质分析相结合的隐性断层参数确定方法。(4)在分析双轴压缩试验声发射试验结果的基础上,引入微震事件的双峰模型,研究煤矿岩体结构稳定性与微震事件的双峰模型之间的相互关系,发现通过分析岩体产生高能量微震事件和低能量微震事件的相对关系可以评价岩体结构稳定性,从而建立基于微震释放能量的煤矿底板突水危险性区域评价方法。在此基础上,建立基于微震监测的煤矿底板突水危险性预测预报方法,即采用基于微震释放能量的煤矿底板突水危险性区域评价方法和突水系数方法,对煤矿底板突水危险性进行区域评价。结合工作面底板能量密度集中区和工作面底板突水系数,从而确定底板突水危险区。采用视应力和视体积法、Gutenberg-Richterb值法对煤矿底板突水危险区进行局部和动态评价,从而实现对底板突水危险区形成导水通道过程进行预测预报。基于上述工作,可以得到以下结论:(1)通过分析微震监测结果,可以有效确定导水裂隙带高度和工作面的超前影响范围。在此基础上,建立基于微震监测技术的导水裂隙带高度和岩层移动角确定方法。(2)通过分析微震监测结果,可以确定导水底板破坏深度和底板导水通道。在此基础上,建立基于微震监测的底板破坏深度和底板导水通道的确定方法。(3)将微震监测技术作为一种被动物探手段,可以超前识别隐性断层的存在。通过分析隐性断层活化引起微震事件的震源机制,可以确定隐性断层的断层部分参数。在此基础上,建立基于微震监测的隐性断层超前识别方法。(4)建立微震监测的煤矿底板突水危险性预测预报方法。