工作面推进过程中,由于坚硬顶板不易垮落的特性,坚硬顶板能量大量积聚极易诱发冲击地压,坚硬顶板控制不当导致的冲击地压问题长期威胁着矿井安全生产。本文以运河煤矿6304工作面为研究背景,通过资料收集、理论分析、数值模拟与现场试验等研究方法,对坚硬顶板能量积聚诱冲机理及控制技术进行了研究探讨,得出的主要成果如下:(1)考虑6304工作面实际情况并结合弹性力学知识,通过构建力学分析模型对坚硬顶板断裂前后能量解析公式进行了推导,并最终得到了坚硬顶板断裂前后的能量解,算例分析结果表明,坚硬顶板断裂前后能量差值较大,说明顶板断裂期间大量能量释放于采掘空间,冲击风险性较高。根据顶板岩层实际情况,对顶板破坏形式进行了分析判断,理论计算出了 6304工作面顶板发生拉伸破坏时的极限跨距要大于剪切破坏,计算结果证明坚硬顶板悬顶距离过大,不能及时跨落,进一步证明了坚硬顶板控制的必要性,并对工作面坚硬顶板能量积聚的一般性影响因素及关键性影响因素进行了分析。(2)基于FLAC3D数值模拟软件,首先模拟分析了工作面在不同推进阶段坚硬顶板的动态破坏和应力状态,接着对坚硬顶板能量分布特征及顶板断裂能量释放规律展开了分析;通过改变关键参数,模拟了坚硬顶板厚度、工作面采宽及采空区对坚硬顶板能量积聚所造成的影响,发现窄工作面更易造成坚硬顶板的能量集中,随着顶板厚度增加能量集中程度会越高,在采空区影响下工作面两侧会出现不对称分布,这使得坚硬顶板控制变得更为复杂。(3)针对坚硬顶板控制问题,选用深孔预裂爆破技术进行控制。通过前人经验积累及数学方程计算确定了爆破参数及爆破方案,钻孔间距确定为10m,通过爆破人为减少来压步距,降低坚硬顶板中的能量聚集程度。在进行现场试验后,通过预先布置的微震监测系统能量数据收集,对比实施深孔预裂爆破技术前后的能量事件验证了技术的有效性,回采阶段监测到的大能量事件大大减少,基本成功的控制了坚硬顶板,保障了工作面的生产安全。