我国煤炭储量丰富,产煤量多,但原煤大部分来自地下开采。由于我国煤田地质条件复杂,约27%的煤炭探明储量受水患威胁严重,采矿中经常发生的地质灾害对煤矿的安全生产造成严重威胁。寺河矿3号煤层属带压开采,受水患威胁较为明显,陷落柱、导水构造等已经成为制约寺河矿3号煤层带压开采安全生产的主要因素。因此,本论文通过收集、获取寺河矿以往详尽的水文地质钻探、物探等资料,结合以往钻探、物探、水化学特征,研究岩溶发育规律;通过研究寺河矿陷落柱发育的成因机理、地质背景、分布规律及特征,并在此基础上进行井上下陷落柱探测研究,总结陷落柱充填的地质特征;采用井上下多种物探方法联合探测对寺河矿西井区w2301工作面的X2陷落柱进行研究;通过数值模拟技术,对煤层开采过X2陷落柱过程中展开数值模拟研究,对煤层开采通过X2陷落柱时及通过后突水的安全风险性进行分析评价。主要研究成果如下:(1)寺河矿西井区陷落柱分布和地质构造条件关系更为密切,使陷落柱整体呈现沿褶曲轴部和断层走向呈带状集中分布。陷落柱的发育带主要位于褶曲走向与岩溶水强径流带方向的斜交叉位置,具有成群集中分布的规律。(2)寺河西井田通过三维地震共解释8个陷落柱。寺河煤矿西井区陷落柱的平面形态特征中,有4个呈椭圆形,有2个似圆形,有2个呈不规则形;剖面形态特征均呈现倒漏斗状。(3)通过井上下多种物探方法联合探测,得出X2陷落发育至3号煤层顶20~30m,陷落柱呈椭圆形,长轴75m短轴50m,陷落柱内部岩体破碎,具有一定的富水性,在9号煤层位置上富水性相对较强,在15号煤层及其底板部分,X2陷落柱与奥灰水力联系较弱或无水力联系。(4)通过数值模拟技术,在揭露陷落柱前,工作面前面的支承压力随工作面的推进而不断前移,形成超前移动的支承压力,并且垂直应力随着煤柱减小而增大;推进陷落柱过程中,陷落柱X2的塑性破坏的程度明显比正常岩层塑性范围大,陷落柱的活化裂隙沿着陷落柱的边壁往下发育,发育深度可达57m左右,而且陷落柱靠边处有底臌,底板应力得到大大释放,应力减小,这为水力往上涌提供条件,如果陷落柱边壁继续活化,很有可能与下部的奥灰水导通,造成突水危险。