断层是矿山开采过程中一种最常见的特殊地质构造切割了煤岩层的连续性和完整性,在工作面开采扰动影响下极易活化极易诱发冲击地压,对井下工作人员安全和设备造成了巨大威胁,不利于煤矿经济可持续发展。目前,不同水平应力与断层活化的关系还没有引起学术界的广泛关注。因此,本文以兴隆庄煤矿7303工作面断层地质资料为原型,提出了水平应力对断层活化的影响规律,并通过相似材料模拟、数值模拟、现场微震数据监测等研究方法进行了深入研究,取得以下主要研究成果:(1)在国内外众多学者研究成果的基础上提出了微观统计和宏观力学两种方法分析断层活化:①利用Weibull分布密构建断层岩石介质本构方程,从应力—应变规律角度分析断层介质是否发生微破裂。②构建断层面平面力学模型,根据Coulomb摩擦定律,计算出断层面极限剪切应力是否达到滑移条件。确定断层是否发生活化。(2)基于基本顶断裂岩块铰接平衡理论,分析了断层两侧不同开采顺序以及不同水平应力大小对断层采动过程中活化的影响。当上盘向断层开采时,顶板易形成稳定结构,同时,基本顶岩块的载荷可大部分传递到对盘。而下盘向断层开采时,当断层倾角小于52°时,基本顶不易形成稳定铰接结构。因此,下盘工作面开采断层活化危险性程度大于上盘工作面,通过理论公式计算发现,初始水平应力越大断层活化程度也相对降低。(3)通过相似材料和数值模拟,详细分析了不同水平应力作用下工作面向断层推进断层活化规律。研究发现,当初始水平应力越大时,上覆岩层整体运动幅度以及断层滑移量明显减小、断层面应力变化规律敏感性变弱,断层活化程度越低。(4)通过兴隆庄煤矿、鲍店煤矿和东滩煤矿SOS微震监测数据整理发现,相似地质条件下,初始水平应力越大,断层微震事件和微震能量明显降低即断层活化危险性程度降低。理论分析、相似材料试验和数值模拟结果基本一致,充分验证了本文研究成果的有效性和合理性。该研究成果对断层附近顶板应力显现、特殊地质矿压规律,提出了一些技术方法,具有一定指导意义。