随着对煤炭资源需求量的增加和开采强度的不断加大,我国中、东部矿井逐步转向深部。深部矿井开采时,冲击地压发生的频率和强度愈加强烈,给煤矿安全生产带来巨大威胁,亟需深入研究冲击地压防治机理及技术。目前,大直径钻孔防冲技术以低扰动、快捷、方便等优点,被我国绝大多数冲击地压矿井所采用。但关于大直径钻孔卸压-耗能防冲机理以及不同冲击危险区域如何定量设计大直径钻孔防冲参数(钻孔直径、长度和间距等)还需深入研究。鉴于此,本文采用室内实验、数值模拟、理论分析和现场监测等研究方法,研究大直径钻孔煤体破裂机制,掌握大直径钻孔能量耗散演化规律,揭示大直径钻孔防治冲击地压机理;并结合深部工作面能量与冲击地压危险区分布特征,初步提出大直径钻孔布置参数定量设计方法。论文主要研究内容及获得的研究成果如下:(1)基于煤体常规三轴、三轴加卸载实验及声发射实验,研究了不同围压下煤体应力-应变曲线、体积应变-轴向应变曲线、峰值轴向应变及最大体积应变等曲线变化规律,结合不同围压作用下煤体声发射特征以及耗散能演化特征,获得了不同围压下煤体失稳破坏能量阈值,并建立了煤体失稳破坏能量阈值与最小主应力的关系式。(2)建立了能够等效描述采空区矸石压实承载力学特性及应力恢复的数值模型,并针对新河煤矿5302工作面开采及地质赋存条件,仿真模拟研究了工作面推进过程中采动空间弹性应变能分布特征,揭示了采动能量的动态演化规律,并结合煤体失稳破坏能量阈值,划分了 5302工作面采动空间冲击地压危险区域。(3)研究了大直径钻孔煤体裂纹起裂、汇聚至钻孔塌孔过程中,钻孔轴向及径向能量场演化规律,探讨了煤体强度、钻孔直径、侧压系数及煤体压力等因素对大直径钻孔煤体应力调整及能量耗散的影响,分析了钻孔间距和钻孔长度等因素对工作面弹性应变能的影响。(4)将大直径钻孔分为孔壁段和孔底两部分,利用断裂力学与弹塑性力学等,分别获得了钻孔塌孔区与塑性区边界解析表达式;基于能量耗散理论,获得了钻孔塌孔区与塑性区耗散能解析式,引入了能量耗散效率(钻孔耗散能与钻孔前煤体弹性应变能之比)的概念,探讨了煤体压力、煤体强度、钻孔直径,钻孔间距和钻孔长度等因素对能量耗散效率的影响,最终揭示了大直径钻孔防治冲击地压机理。(5)在揭示大直径钻孔防治冲击地压机理的基础上,结合深部工作面能量与冲击地压危险区分布特征,提出了大直径钻孔布置参数(钻孔长度、间距及直径等)定量设计方法,并用于新河5302工作面大直径防冲设计,现场工程实践表明:所设计的大直径钻孔布置参数,降低了煤体应力或弹性应变能集中程度,实现了防冲效果。