煤炭学报

作者：蔡武, 刘爱鑫, 朱旭明, 袁莎莎, 窦林名,

关键词：冲击地压, 刚度变化, 位移突变, 能量释放, 真三轴试验,

煤矿冲击地压因其发生过程的复杂性、突发性、多样性等特点，其监测预警与防治一直是困扰学术界及采矿界的世界性难题，该难题涉及的冲击地压全过程(孕育—启动—显现—结束)机理尚未得到有效揭示。在总结采场应力环境和动静载叠加诱冲理论的基础上，建立了顶板−煤层−底板冲击系统模型，探讨了基于煤岩系统刚度变化的冲击地压全过程解释，包括基于刚度变化的位移突变和能量释放2个准则，以及一种广义刚度启动条件和塑性变形与载荷增量2种动载诱冲效应；开展了组合煤岩试样的真三轴准静载、循环加卸载和动静组合试验，分别验证了刚度启动静载条件、塑性变形型和载荷增量型动载诱冲效应。结果表明：刚度启动静载条件是煤体屈服刚度大于顶底板围岩刚度，叠加动载作用下的广义刚度启动条件等价于降低围岩刚度，由此推导出的位移突变和能量释放准则可以预测冲击地压的时空位置；塑性变形型动载诱冲效应的本质是峰前累积的永久塑性变形超过准静载条件下的冲击启动临界应变值。载荷增量型动载诱冲效应的本质是输入的动载能量大于峰前应力状态发展至峰后冲击启动时所需的耗散能，且存在剩余弹性能释放；冲击地压定义的科学内涵包括冲击载体、物理参量和宏观现象3个特征，其中，刚度变化响应、表征和匹配是指导冲击地压监测与防治的关键。煤岩系统刚度变化解释了顶底板围岩加载系统与受载煤体的相对刚度变化对冲击地压的影响，以及由此引发的能量动态平衡问题，综合了动静载叠加、强度、刚度、能量、冲击倾向性等理论的核心思想，可为揭示冲击地压全过程机理和能量释放规律提供新的视角。

来源：2026年第2期

《煤炭学报》期刊编辑部

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