冲击地压是以煤岩体突然急剧猛烈破坏为特征的一种矿山动力现象,其中底板冲击地压发生频繁并且对矿井安全开采造成巨大影响。但是学者们对底板具有层状结构的矿井发生底板冲击地压机理研究较少,需进一步深入研究。本文根据大量底板冲击地压资料,进行统计分析得出层状底板冲击地压发生特点,建立层状底板冲击地压的层裂结构破坏模型。以河南义马跃进冲击地压矿井为实例,测试煤岩层的物理力学性质,并采用数值模拟研究了冲击载荷作用下巷道底板冲击地压的演化规律,与现场结果相比对。讨论了不同影响因素(内因、外因)对层状底板冲击地压的影响规律,本文取得的主要研究结果如下:(1)层状底板的稳定性主要取决于层状底板结构的临界应力值与层状底板上的动静载荷值的相对大小。层状底板的临界应力值与其结构的强度(岩性组合强度以及岩层层厚比)有关。层状底板结构所受动静载荷值不仅与冲击载荷强度有关,还与所处工况下的水平构造应力和上岩层由于重力引起的水平应力有关。层状底板在冲击载荷作用下发生严重变形导致巷道底鼓破坏,最终导致巷道整体失稳。(2)对冲击地压矿井载荷监测资料进行分析,提出冲击载荷衰减曲线方程。测试各煤岩层物理力学性质,采用有限元软件模拟底板具有层状结构的义马跃进冲击地压矿井受冲击载荷作用发生底板冲击地压的演化规律。义马跃进矿由于开采引起巨厚坚硬的砾岩顶板大面积运动,巷道围岩在冲击载荷作用下,由于层状底板中存在较高的水平应力,处于极限状态,在外界动力扰动后,打破了应力平衡的极限状态,发生层裂破断,释放大量能量,发生冲击显现。随着冲击载荷持续作用,应力峰值移至底板深部,造成底板弹性能的释放,塑性破坏的深度也越来越深。在静动载共同作用下,层状巷道底板以垂直位移为主,模拟结果与现场实际冲击地压灾害相一致。(3)层状底板冲击地压主要的诱发因素是:冲击载荷强度、水平构造应力大小、层状底板的岩性组合及岩层层厚比。数值模拟结果表明:随着冲击载荷强度不断增大,巷道底板瞬时底鼓位移值呈现非线性增加,巷道更容易发生底板冲击地压;随着侧压系数增加,层状底板在静载作用下的水平应力增加,破坏所需水平应力值减少,受冲击载荷作用后更易超过极限应力状态失稳破坏。层状底板所受水平应力强度越大,巷道底板底鼓位移量呈现非线性增加。层状巷道底板的岩性组合及各岩层的层厚比存在一个最易发生冲击地压的范围,层状底板岩性强度越大、坚硬层的厚度比越大,对冲击载荷的抵抗能力越强。该论文有图62幅,表7个,参考文献73篇。