矿井断层活化突水问题长期困扰煤矿的安全生产。底板断层活化突水过程的影响因素很多,要解决底板断层活化突水问题要综合考虑地质构造、原岩应力、含水层水压和开采方式等因素,对整个突水进行深层次、多方面的研究。本文采用力学分析、数值求解、FLAC数值模拟和RFPA数值分析相结合的方法,对采场底板断层活化及突水力学机理进行研究,主要成果如下:(1)在采场围岩支承压力分布规律的基础上,利用弹性力学半无限体理论通过计算得到断层带围岩的有效切应力分布,建立了承压水上断层活化渗流-应力耦合力学模型,进一步推导水压影响下的采场底板任意位置断层带围岩的应力分布,研究发现工作面推进到距离断层一定距离的位置断层面上的剪应力就已经达到峰值,这是超前突水的重要原因,并且锐角断层相较于钝角断层更易活化。(2)根据理论研究中得出的断层活化影响因素,利用FLAC3D数值模拟软件建立承压水上三维流固耦合数值计算模型,模拟含断层(正断层)煤层底板断层活化特征,分析不同断层落差,不同断层倾角和不同工作面推进距离以及应力集中程度对底板断层突水的影响,解释了断层面上的剪应力变化规律,研究显示断层最大活化深度大约是底板最大破坏深度的2倍;含正断层的煤层开采时,下盘开采断层面上应力变化范围小,发生突水的危险系数低,开采更安全,所以工程应用中上盘开采工作面推进到断层前应该更加重视承压水监测。(3)从微观角度入手,基于断裂力学理论,对断层带裂隙岩体进行了压剪、拉剪作用下的断裂强度分析,通过控制变量法对推导的裂隙扩展函数进行赋值分析,进一步得到断层带岩体裂隙扩展规律,并且结合RFPA-Flow模拟软件,进行了断层带内部裂隙扩展、发育的演化过程模拟,研究发现随着围压的增大,裂隙下部尖端易萌生“反翼裂纹”,并且“反翼裂纹”扩展迅速,是导致模型失稳的最主要的裂纹;随着孔隙水压的增加,裂隙下部尖端萌生的“反翼裂纹”会由沿着轴向应力发育逐渐变为沿着水平围压方向发育。(4)以安居煤矿1316工作面的开采地质条件为工程背景,对工作面推进过程中的底板断层活化及承压水导升过程进行模拟研究,研究发现,整个开采过程中,底板承压水最大导升高度距离底板大约50m,理论分析与数值模拟中得出断层最大活化深度距离煤层底板最大为42m,因此承压水未能与活化的断层裂隙贯通,进而承压水不能沿着断层进入底板导水裂隙带,所以,1316工作面开采受FK65断层影响不大,工作面相对安全,突水危险性不大。