目的

　　随着人们对环境保护意识的加强，越来越清醒地认识到人类生存对环境的依赖性。水资源是人类赖以生存必要条件，但是，煤炭资源的高强度开采对水资源的破坏日趋严重，因此，开发既能防治突水灾害,又能保护水资源的保水采煤技术，实现煤炭资源的绿色开采具有重要意义。本文以岩层控制的关键层理论为基础，提出隔水关键层的理念，从隔水关键层的结构组成、变形特征、强度特征及岩性对阻隔水性能影响等方面着手，建立隔水关键层的矿压力学模型，并进行系统的力学分析。

方法

　　（1）依据岩层的强度、刚度及阻隔水性能的差异性，给出了保水开采隔水关键层的科学定义。（2）依据煤系岩层分层性，以采场覆岩中的复合隔水关键层为例，建立了复合隔水关键层的复合梁模型。（3）采用经典梁理论分析了不同岩层组合情况下的隔水关键层横截面上的应力、变形规律，并由强度条件给出了不同岩层组合情况下隔水性能差异性。

结果

　　（1）提出了隔水关键层定义，包括3层含义：水源与工作面之间有明显的较厚软弱隔水层（例如厚表土层），则不易形成突水灾害；假设煤层上部含水层在结构关键层的上方，或煤层下部含水层在结构关键层的下方，如果结构关键层采动后不破断，则结构关键层可起到隔水作用，同时就是隔水关键层；如果结构关键层采动后会发生破断，但破断裂隙被软弱岩层所充填，裂隙被弥合，不形成渗流突水通道，则结构关键层与软弱岩层组合形成复合隔水关键层。（2）建立了隔水关键层的复合梁力学模型，给出了其横截面上应力与变形的计算公式。(3) 对5层岩层组成的复合隔水关键层进行讨论，得到了6种不同岩层组合情况下，横截面上的应力及隔水关键层的变形特征，从结构可能破断的模式评价了其隔水性能的差异性。（4）分析指出，如果考虑岩层破断后若形成稳定的结构，破碎的软弱岩层可能充填破断裂隙，仍然起隔断渗流通道的作用，那么复合隔水关键层隔水性能需作进一步的渗流分析。

结论

　　（1）保水采煤的隔水关键层包括3层含义：即软弱层岩性隔水、坚硬岩层结构隔水和裂隙通道弥合隔水。（2）隔水关键层的变形、破断及阻隔水性能可通过不同岩性岩层组合而成的复合梁模型的力学分析得到。（3）通过对具有5层岩层组成的复合隔水关键层的强度和刚度分析，给出了不同岩性岩层组合的阻隔水能力判定。