煤层开采诱发断层活化导致承压水突涌,是深部煤炭资源安全开采的重大威胁之一。工程突水灾害实例表明断层活化突水具有明显的时间滞后效应,给断层活化突水防治和危险性评价预测带来相当大的难度。当前对断层活化突水,尤其是滞后突水机制和演变规律研究尚不够深入,不能够较好的指导工程实践。本文在分析采动诱发断层活化力学效应的基础上,采用理论分析、室内实验、数值模拟等方法对断层活化特征、断层活化滞后突水特征和演变规律、次生断层活化突水机制和演变过程、及断层活化突水危险性评价等开展深入研究。主要研究内容及取得的创新成果如下:(1)基于采动诱发断层活化力学效应分析,分析断层活化突水形式、机理和特征,研究断层活化突水的必要条件;分析断层活化突水影响因素及其作用变化规律。(2)自主设计断层活化及承压水导升试验系统,分析各组成构件作用原理;室内再现断层活化导水全过程,分析断层活化导水应力场、位移场演化规律和覆岩空间结构变异特征,深入研究断层活化导水演变规律;定量分析断层活化诱发承压水导升影响因素及内在关联性。(3)基于断层微结构扩展角度分析断层活化滞后突水机理和时间效应,分析采动效应下围岩运动和长期蠕变对断层活化滞后突水的作用机制。研制适用于断层活化突水模拟试验的固-液耦合实验材料,试验研究断层活化滞后突水特征及演变规律、高承压水作用下底板损坏破坏特征、次生断层活化突水演变过程;分析断层活化滞后突水的关键诱因、次生断层与主断层活化突水的相互作用机制。(4)建立不同赋存形态的断层活化突水数值计算模型,分析采动效应下应力场、塑性区和渗流场分布演化规律,临界宽度防水煤柱下多工作面开采断层活化滞后突水多场分布演变规律;含次生断层条件下断层活化突水多场分布规律;对比分析各因素对断层活化突水的影响程度。(5)基于断层活化突水影响因素分析,构建断层活化突水危险性评价指标体系,界定评价指标分级标准;基于未确知数学理论,分析断层活化突水危险性未确知评价的可行合理性;以未确知-熵权理论建立断层活化突水危险性评价体系和评判流程,设定断层活化突水危险性评价置信度准则,并实例验证评价方法的可靠性。(6)基于五沟煤矿F13断层工程地质条件,判定活化突水危险性;分析断层防水煤柱,尤其含次生断层条件下防水煤柱的留设依据;设计断层防水煤柱的合理参数,实现了工作面安全开采。