根据杨村煤矿的实际情况结合国内外相似条件下的研究现状,结合对三含的富水性、水动态变化规律的系统分析和研究,在中国首次应用瞬变电磁法对同一工作面深部(防水煤柱区)和浅部(防砂煤柱区)进行覆岩破坏探测、相似材料模拟试验、覆岩渗透性变化的有限元分析对三层煤综放工作面覆岩破坏规律进行了系统研究;通过对钻孔资料综合分析确定三含分为上、下两段,其中,上段主要由砂砾组成,为主要含水段,下段由砂质粘土层,粘土质砂组成,该段不仅自身富水性弱,同时可在一定程度上有效阻隔三含上段水的下渗,根据"三下"采煤规程和中国水体下采煤经验,具备留设防砂煤柱开采的条件,科学地进行了三层煤留砂煤柱综放开采试验.经过近3年的试验研究,针对试采工作面最小岩柱厚仅为30m的特点,实施分阶段开采,按开采安全性,工作面分为3个区段:第一区段,岩柱大于40m,从开切眼到418m,为符合防水煤柱区进行全厚放顶煤开采;第二区段岩柱厚35~40m之间,距开切眼418m到454m,采用"放4留2"限厚放顶煤防砂煤柱区;第三区段煤柱为30~35m之间,距开采眼454m到停采线,为"放2留4"限厚开采区,限厚为3~4m,达到了控制覆岩破坏高度的目标,有效地控制了三含水砂没有大量下泄.成功地在40m岩柱条件下进行了6.4m实际采厚放顶煤开采,并且在30~40m区段进行限厚放顶煤开采的试验,取得了安全试采的成功经验,将兖州矿区水体下综放开采上限提高了26m,为杨村矿甚至兖州矿区长期高产高效生产打下了坚实的基础,并科学地总结了兖州矿区三层煤综放开采防砂煤柱设计原则,具有重大的经济及社会效益.301工作面在原防水煤柱内安全采出煤炭22.3万吨,创利税2453万元,挽回资源投资额40.8万元,共创直接经济效益2432.8万元;社会效益84379.4万元.预计该成果在杨村矿可进一步解放防水煤柱可采储量约352万吨,对兴隆庄、鲍店矿推广后解放煤柱可采储量约1809万吨.对条件类似的兖州、济宁、巨野、滕南、滕北等煤田有推广应用价值,对全国水体下采煤有指导意义.