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矿井突水问题一直是影响我国煤矿安全生产的重大难题,而突水事故中绝大多数是与断层有关,采动引起断层活化、进而与底板采动裂隙形成导水通道,是引发矿井突水的重要原因。留设断层保护煤柱是防止断层突水的重要措施。本文运用理论分析、实验测试及数值模拟等综合研究手段,系统研究了采动引起断层活化及突水的力学机理、煤层开采过程中断层活化及渗流特征,为合理的煤柱宽度留设提供依据,取得了如下成果: (1)从断层突水的基础理论出发,在掌握了采场底板支承压力分布规律以及底板塑性破坏规律的基础上,根据建立的断层突水力学模型,分析了不同倾角断层防水煤柱宽度的计算公式,并进行了实例计算。 (2)以五沟煤矿地质资料为背景,流固耦合思想为基础,进行相似材料模拟实验研究,得到了临近断层时采动对煤层顶、底板以及工作面前方煤柱的塑性破坏规律、断层的活化突水规律以及采动对承压水水压影响的变化规律。 (3)应用数值模拟方法,研究了采动影响下断层活化及渗流场特征,得到了断层活化范围及渗流速度与断层倾角、断层破碎带厚度、承压水水压的变化规律。