矿井突水事故对煤矿生产的各项安全带来了很大的危害,煤层开采导致断层活化致使矿井突水是急待解决的问题之一。本文采用理论分析、数值模拟实验和相似材料模拟实验的方法,研究影响断层活化的因素在采煤作用下引起断层围岩垂直应力、剪应力、水平位移、沉降的变化规律。分析在开采过程中断层面主应力大小与方向的变化规律,结合断层围岩裂隙发育的特征,得出断层活化的致灾机理。主要结论如下:(1)运用FLAC3D数值模拟软件,建立正断层下盘开采的数值模型。模拟分析不同倾角、不同落差、不同煤层埋深条件下,工作面推进引起断层的垂直应力、剪应力、水平位移量和沉降量的变化。得出小倾角断层相比大倾角断层更容易造成活化突水;落差大的断层在煤层顶板更容易遭到破坏,增大了活化突水的概率;深埋断层容易引起断层渗透性增加和发生活化突水的事故。(2)根据矿压和岩层控制理论建立力学模型,推导出断层活化的力学判据与断层活化的临界倾角,即断层面所受主应力与断层倾角在满足一定条件的情况下,断层将会发生活化。根据极限平衡理论和莫尔-库仑原理推导出采动断层突水的最大水压计算公式。将四种变量数据带入最大水压公式可知,随着断层倾角α的增大、内摩擦角φr的增大、断层内聚力Cr的减小、工作面距断层距离l2的减小,断层越容易活化。(3)在开采扰动作用下通过对主应力大小及方向分布分析断层围岩各点的应力旋转方向,可知断层围岩裂隙场受应力路径变化影响。根据断层裂隙场不同的产生方式,可划分为4区即原岩稳定区(Ⅰ)、微裂隙区(Ⅱ)、裂隙张开区(Ⅲ)、塌陷区(Ⅳ)。由此可知相比于大倾角断层,小倾角断层容易受到Ⅲ型裂隙区的影响,使得断层更容易活化突水。