断层是煤矿采掘工程中常见的地质构造形态,也是目前我国煤矿深部开采过程中所面临的容易诱发地质灾害中最主要的开采地质条件之一。煤岩体中断层的存在会严重影响井下的正常回采作业,尤其是落差较大的断层时,会使得原有的井巷布置难以为继而不得不另行开拓,机电设备也不得不进行搬迁,在需要额外付出大量的人力物力的情况下,还极大地拖慢了采掘进度。另一方面,煤层中断裂构造的存在也极容易造成局部的煤岩结构力学特性、瓦斯赋存特性,导水特性等方面的异常,尤其是在受到采掘作业的扰动而使得断层发生滑动变形时,原有的力学平衡被打破,煤岩体极容易失稳破坏形成煤岩动力灾害,而导水裂隙也极容易由此被导通而造成矿井透水等。可见,井下断层结构的分布及其在采动影响的滑动变形,大大提高了井下煤岩动力灾害、矿井水害、瓦斯灾害、顶板事故等各类灾害的发生几率和危险程度,因此,加强对采动条件下煤岩断层结构的滑动变形特征及规律的研究,有利于深入理解断层区域的力学变化特性,有利于正确认识断层结构区域的灾害发生机理,对于合理安排断层区域的采掘作业工序和安全防护措施,有效防控井下由断层诱发的矿井动力灾害的发生等有着重要的理论意义与实践价值。目前,国内对断层滑动变形演化特征和断层致灾机理研究相对较少,且尚未形成统一的认识,导致现有的断层区域灾害防治措施在一些条件复杂矿井中效果十分有限。而对于断层相关灾害的预报预警,目前的预警手段主要是依赖于传统的应力监测等方式,预测准确度较低且对采掘作业影响较大,而声发射/微震监测方法虽然早已经被引进,但目前普遍缺乏相应的预警指标体系,可操作性较差,也缺乏普适性,不同人得出的结果差别较大,因而难以做到准确地预警预报断层诱发的相关地质灾害。基于此,理论上本文结合岩石力学、材料力学等相关知识,从传统断层摩擦滑动力与位移的关系入手,分析了断层滑动过程中的摩擦系数变化规律,摩擦滑动本构关系及其参数的变化规律;以稳态磨擦系数增量为指标参量,分析了断层摩擦滑动的稳定性;同时,采用摩尔库伦准则,确定了断层的力学活化准则并分析了其影响因素。为验证前文理论分析结果的正确性,自行设计了断层双剪摩擦滑动实验系统,结合数字散斑相关方法（DSCM）,研究了断层摩擦界面滑动位移的时间演化特征与规律,断层摩擦滑动过程中应变能密度的时间演化特征及规律,断层摩擦滑动的震级及实际应力降的变化特征及规律等;同时结合声发射的应力波动态监测技术,研究了不同加载速率下断层磨擦滑动过程中的声发射振铃计数、声发射能量、声发射事件率、生发和主频等参数的时空演化特征与规律。并应用ABAQUS有限元软件,建立并解算了采动条件下的断层滑动数值模型,研究了采动条件下断层倾角、顶板厚度、开采强度、断层摩擦系数等对断层滑动规律的影响规律,确定了采动条件下的断层活化判据及活化准则,并提出的相应灾害的防治措施。同时,通过数值模拟和微震演化特征相结合的方法,针对数值模拟研究的断层滑动危险区域应力和变形演化规律,结合现场微震演化特征,对某一煤矿采动条件下断层摩擦滑动演化过程进行初步的应用探讨。研究结果对于进一步完善断层滑动诱发矿井地质灾害的形成机制及防治方法等有着重要的研究意义。通过上述研究,本文取得了如下的主要研究成果及结论:（1）根据断层剪力与位移关系分析可得,断层摩擦滑动位移演化包括弹塑性变形、蠕滑和黏滑三个阶段,其中黏滑阶段断层剪力和位移呈现出三种对应关系,一是剪力与位移呈线性关系,即随位移增加剪力线性降低,二是剪力与位移呈分段突变关系,即剪力不变位移增加,剪力降低位移不变,三是剪力与位移呈分段线性关系,即随着位移增加,剪力表现为分段近似线性增加和减小。初始对断层施加法向压力,断层接触的粗糙表面间产生接触,当法向压力较小时,断层接触面之间处于弹性接触,真实接触面积较小,当法向压力较大时,可能出现塑性接触,真实接触面积增大。随着对断层接触面施加剪力,在剪力较小时,接触面应力低于岩石材料强度,接触界面整体的联结方式没有受到影响,断层摩擦滑动处于弹性阶段,当继续增加剪力达到一定量值,接触面应力达到了岩石材料强度,接触面材料发生塑性变形,断层真实接触面积增大,断层联结方式发生较小的变化,断层摩擦滑动处于塑性阶段。继续增加剪力,断层接触面的岩石材料在滑动时被剪切和破坏的方式不同,影响断层蠕滑特征,即蠕滑阶段主要体现为断层接触面的剪切破坏,如果没有发生剪切破坏,相应断层摩擦滑动的蠕滑阶段表现不明显。黏滑阶段的动摩擦系数呈现的特点为,一是加载速率对摩擦系数影响的规律不明显,但整体摩擦系数的量值比较接近。二是蠕滑阶段的摩擦系数小于相应的蠕滑阶段静摩擦系数。对于相同法向压力不同加载速率条件下,黏滑阶段的间黏滑期的静摩擦系数呈现的特点为,一是加载速率对摩擦系数影响的规律不明显,但整体摩擦系数的量值比较接近。二是间黏滑阶段的静摩擦系数大于相应的黏滑期的动摩擦系数。从整个断层滑动演化总的趋势看,断层摩擦滑动的稳定性增加还是稳定性降低,可以通过稳态摩擦系数增量Δμss进行判断,即随着滑动速度的增加,如果摩擦系数增加,即速度强化,摩擦滑动的稳定性增加;如果摩擦系数减小,即速度弱化,摩擦滑动稳定性降低。或可以采用本构模型中的参数（a-b）的变化来判断,当（a-b）>0时,速度强化,表现为断层摩擦滑动的稳定性增加;当（a-b）<0时,速度弱化,断层摩擦滑动的稳定性降低。从本文给出的四组实验结果来看,断层摩擦滑动处于黏滑的失稳滑动状态,但总体随着滑动速度增加,速度强化,断层摩擦滑动的稳定性增加。断层的稳定性与应力比和断层接触面粘聚力、内摩擦角相关,当断层所受应力比处于正断层对应的最小应力比和逆断层对应的最大应力比之间,断层处于稳定状态,当应力比小于正断层极限平衡状态的最小应力比,或应力比大于逆断层极限平衡状态的最大应力比时,断层将发生活化,诱发断层失稳。（2）通过上述不同加载速率的断层摩擦滑动演化过程的变形场分析,可以得出,断层摩擦滑动到发生黏滑的过程主要分为三个阶段,第一阶段为初始非均匀变形阶段,此阶段变形量值较小,断层局部区域处于变形集中,总体变形集中区域呈现从加载端向自由端扩展的态势,但在整个断层带上变形集中区域表现出非均匀分布的特点。第二阶段为断层整体变形集中,此阶段变形量值较大,通常情况下,载荷大于峰值强度的90%。第三阶段为断层黏滑发生,变形场体现出整体滑动特征。通过对不同加载速率的断层界面滑动位移的时间演化特征分析,研究结果表明,同一加载速率条件下,断层界面滑动位移与试件加载的载荷演化具有较好的对应关系。按黏滑状态可以将加载曲线分为黏滑发生前阶段,黏滑期和间黏滑三个阶段,在黏滑发生前,加载曲线演化过程包括前期的载荷缓慢非线性增长,中期的载荷线性增加和后期的载荷非线性增长三个阶段,分别与断层界面滑动的压密阶段、断层界面弹塑性变形阶段和断层界面蠕滑阶段相对应。黏滑期,加载曲线发生应力突降,对应断层界面滑动位移突跳。间黏滑期,加载曲线线性增加（部分曲线包括线性和非线性段）,对应断层界面滑动位移较小,分析认为此阶段主要为断层界面处于弹性变形演化状态。通过对不同加载速率的断层界面滑动位移的空间演化特征分析,研究结果表明,断层界面不同位置滑动位移演化整体趋势具有一致性,但是,断层界面不同位置滑动位移量值有所差别,体现了实验过程中断层界面滑动从加载端向自由端的变形传递特征。发生多次黏滑后,断层界面变形演化趋于均匀,体现出整体均匀滑动特征,从断层各监测点的滑动位移量和滑动启动时差上表现为,断层界面各监测点滑动位移量值随黏滑事件增加而逐渐趋于一致,断层界面各监测点的黏滑启动时差随黏滑事件次数增加而逐渐减小。根据上述应变能密度的时间演化特征分析,断层应变能密度与断层滑动位移演化过程具有较好的时间上对应关系,即断层滑动启动与断层能量释放起点相一致,但断层应变能密度释放量值与断层界面滑动位移量值无相关性;通常,在初始黏滑期,断层应变能密度释放速率缓慢,随着黏滑事件次数的增加,断层应变能密度释放速率加快,分析认为,由于断层界面的非均匀性,在初始黏滑期,断层界面不同位置出的能量积累和释放存在不同步的非均匀性特征,因此,平均意义上的数据处理造成了应变能密度释放速率缓慢的结果,而随着黏滑事件的增加,断层界面非均匀性减弱,断层应变能密度释放速率十分快速。且该过程中加载速率高,断层应变能密度积累过程中出现波动增加现象,表明高加载速率下断层应变能积累的不稳定特征。断层试件的首次黏滑启动时间随着加载速率增加而减小,黏滑发生周期随加载速率增加而减小;不同加载速率下,断层黏滑位移场演化具有相似性,呈现了位移均匀演化、非均匀演化和整体滑动特征;断层黏滑滑动位移、滑动速率与加载曲线应力降、加载速率无相关性。不同加载速率对应的震级与实际应力降具有相关性,总体体现为随着实际应力降的增大,震级增大的近似线性演化趋势;震级及实际应力降与加载速率关系总体表现为,震级随着加载速率增加而减小;实际应力降随着加载速率增加而减小。（3）在断层黏滑前阶段,随着载荷增加,断层界面经历了初始加载时的随机分布微缺陷初始压密、弹塑性变形演化和断层发生蠕滑,其中,初始加载时的随机分布微缺陷初始压密过程中声发射振铃计数的量值较小,时间轴上密度分布稀疏。弹塑性变形演化过程中的声发射振铃计数的量值有较小的增加,时间轴上密度增大。断层发生蠕滑过程中声发射振铃计数的量值总体呈增加的趋势,且表现为波动变化,时间轴上密度进一步增大。在断层黏滑期,总体上黏滑事件发生都对应着声发射振铃计数出现激增,声发射振铃计数激增量值和载荷降低量值没有对应关系。在间黏滑期,载荷总体呈线性增加,此阶段主要为断层界面的弹塑性变形演化,振铃计数整体处于较小量值水平,且黏滑发生前普遍存在“滑动前平静期”。断层摩擦滑动过程中声发射能量所表现的共同特征是:应力突降时声发射能量出现激增,在整体结构承载没有造成影响下的于小尺度、局部区域的滑动速率变化使得声发射能量激增发生时,应力不一定突降;在断层黏滑前阶段,声发射能量量值较小,有波动现象;在断层黏滑期间,声发射能量总体上均出现较大量值的激增,且滑动前均存在“滑动前平静期”;随着加载速率增加断层首次黏滑前的声发射振铃能量总体量值和激增量值均逐渐增加;断层界面滑动速率变化对声发射能量的影响较大;声发射能量激增的量值与荷载降低量值无关。在断层黏滑发生前,可将荷载增长变缓声发射事件率开始出现下降的时刻作为断层发生蠕滑滑动前兆信息;断层黏滑事件发生后,随着荷载不断增加,声发射事件率也迅速增加;在断层发生黏滑时,声发射事件率出现突降,声发射事件率迅速增长可视为间黏滑期的黏滑发生的前兆特征。断层摩擦滑动实验的声发射事件主频主要分布在0.250kHz范围内,在断层黏滑前阶段,在第1次黏滑事件前,各个声发射事件主频分布范围内的声发射事件数量都较多。黏滑后各频率范围内的声发射事件均有增加;在黏滑期,各频率范围内的声发射事件减少,并且低主频范围内的声发射事件数量减少更为明显。（4）根据设置的8个监测点A与A’,B与B’,C与C’,D与D’数据,通过相对监测点位移差值随工作面向断层推进的改变特点分析,表明了采动条件下断层倾角变化对断层滑动有明显的影响,且断层倾角角度相对于断层下盘越小,相对应的两点的位移差发生变化时工作面距离断层面越远,断层越容易发生滑动。随着工作面上覆顶板厚度增加,监测点的位移差值发生改变对应的工作面距断层距离越来越远。同时,随着工作面上覆顶板厚度增加,断层滑动从模型顶部开始,逐渐向工作面推移。断层面的摩擦系数变化对采动状态下断层的滑动产生提前或滞后的影响不明显,但断层面的摩擦系数大小对于断层的滑动距离有影响,且摩擦系数越大,滑动距离越小。断层面摩擦系数大小对于断层滑动速度也是有影响的,影响关系是摩擦系数越大,断层滑动速度越小。（5）以某矿A工作面回采对F断层摩擦滑动影响作为研究的工程背景,通过工作面回采过程中的断层摩擦滑动的应力和位移演化数值模拟,确定出断层摩擦滑动的现场微震监测数据分析区域。结合断层摩擦滑动实验典型声发射能量和加载关系,现场监测得到的断层微震能量数据,以及断层剪应力/正应力的数值模拟结果,从微震能量和时间演化曲线分析,可以初步判断工作面回采期间对应的断层处于随机裂隙发育阶段,断层对应点的载荷曲线没有发生载荷降低,微震能量量值上有所激增,但增幅较小,表明了断层局部区域发生滑动,且滑动速率变化较大。