（1）揭示了采场煤岩结构与其力学响应的内在联系。覆岩空间结构的力学性能与力学环境是其影响范围内的采场煤岩产生不同力学响应的内外因，坚硬岩层破断等诱发的覆岩空间结构瞬变，会导致采场煤岩动态力学响应的发生和静态力学响应的阶变，且其动静力学响应特征受控于覆岩空间结构的力学性能与力学环境及其对应的瞬变特征。
（2）明确了采场煤岩动静力学响应的一般规律。采场煤岩的动力学响应，由覆岩空间结构瞬变后的初始状态驱动，耗散采场煤岩的势能。并且，除震源区应变能外，震源区以外煤岩的应力、位移、应变能和重力势能等力学响应也会发生改变，采场煤岩的总势能减小（应变能增大、重力势能减小），存在应变能、重力势能和动能的相互转换。
（3）明确了采场煤岩结构瞬变诱冲的力学原理。在动力学演化过程中，并非所有区域的煤岩都被瞬时加载，工作面后方坚硬岩层破断后的卸荷、回弹和下沉响应，会使走向支承压力瞬时前移，导致工作面前方煤体的高静载区域被瞬时卸载，而回采巷道煤体的高静载区域被瞬时加载，造成回采巷道容易发生冲击地压，而工作面不容易发生。
（4）提出了调结构、控响应的防治理念。通过对覆岩空间结构及其瞬变特征的调控，可实现对煤岩力学响应的控制需求。例如，通过人为构造大煤柱等，调控覆岩空间结构的力学性能，改变覆岩载荷转递路径，可实现对煤体静载的控制；通过弱化坚硬顶板等，调控覆岩空间结构的瞬变特征，改变结构瞬变激励载荷，可实现对煤体动载的控制。
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煤岩结构瞬变诱冲机理
冲击地压是指井巷或工作面周围煤岩体，由于弹性变形能的瞬间释放而产生突然剧烈破坏的动力现象，常伴随有煤体抛出、巨响和气浪等。随着开采深度和强度的增大，冲击地压灾害日益加剧，是深部矿井开采面临的主要灾害之一，严重威胁着矿井的安全生产。
经过长期的研究与探索，我国在冲击地压发生机理、监测技术与装备、防治方法与技术等方面均取得了长足进步，为冲击地压的防治提供了有力支持。这其中，对冲击地压发生机理的研究，是冲击地压研究中最根本的内容，是冲击地压灾害评价、预测及防治的前提和基础。冲击地压的发生机理，是指冲击地压发生的原因、条件、机制和物理过程。早期关于冲击地压的经典理论，如强度理论、刚度理论、能量理论和冲击倾向性理论等，是由德国、波兰和前苏联等国学者提出的。20世纪80年代，李玉生提出了我国最早关于冲击地压的“三准则”理论，认为发生冲击地压的充要条件是煤体同时满足强度准则、能量准则和冲击倾向性准则。近年来，国外因煤矿开采萎缩，对冲击地压的研究进展缓慢。我国学者通过对冲击地压经典理论的深度融合与发展，相继提出了“三因素”理论、冲击启动理论、扰动失稳理论、动静载叠加诱冲理论和蠕变失稳理论等，在一定程度上揭示了冲击地压的孕育致灾机理，为进一步的研究奠定了基础。但由于问题的复杂性，尚未形成统一、且普遍认可的理论与观点。
笔者在已有研究工作基础上，基于坚硬岩层瞬时破断的力学特性，从覆岩空间结构的视角和结构动力学与系统动力学的理念出发，采用理论分析、数值计算、模拟实验和现场实测互馈综合研究方法，在综合厘定覆岩空间结构与其力学响应内在联系的基础上，以来压时基本顶的瞬时破断为例，系统研究了结构瞬变激励下采场煤岩的力学响应，探讨了结构瞬变激励下冲击地压的发生机理，提出了煤岩结构瞬变诱冲的科学理念，以期能为冲击地压等煤岩动力灾害的防治提供一定的理论支撑。
图 1 结构瞬变激励下采场煤岩动、静力学响应示意
图 2 地震前、后围岩应变阶变现象现场实测
图 3 矿震前、后煤体应力阶变现象现场实测
图 4 坚硬岩层破断前、后覆岩空间结构的瞬变特征
图 5 采场煤岩垂直应力场的阶变特征
图 6 煤岩支承压力阶变特征模拟实验结果
图 7 采场煤岩垂直位移场的阶变特征
图 8 不同区域煤岩垂直位移的阶变特征
图 9 煤体动态力学响应特征模拟实验结果
图 10 采场煤岩势能场的阶变特征
图 11 采场煤岩总势能的阶变特征
图 12 结构瞬变前、后煤岩受载阶变力学模型
图 13 基本顶破断前、后的力学模型
图 14 结构瞬变激励下基本顶的动态力学响应特征
图 15 结构瞬变下煤岩体动–静载荷叠加原理示意
图 16 覆岩变形破坏的三维剖面示意
图 17 结构瞬变激励下工作面前方煤体动、静载叠加原理示意
图 18 动–静载荷作用下冲击地压发生机理示意
图 19 动–静载荷作用下巷旁煤体的力学响应
图 20 煤岩动–静载荷影响因素分析示意
图 21 乌东矿区近直立煤层群开采示意
伍永平，男，1962年12月生，陕西汉中人，中共党员，二级教授，博士生导师。享受国务院特殊津贴专家，全国优秀教师，全国煤炭工业先进工作者，陕西省“三秦学者”特聘岗位教授，教育部首批“新世纪优秀人才”，国家煤炭工业专业技术拔尖人才，陕西省“三五”人才，陕西省优秀博士论文指导老师。
研究方向
岩层控制理论与技术、难采煤层开采
主要成果
长期从事大倾角煤层开采理论与技术方面的科学研究工作。承担了国家自然科学基金重点项目、重大研究计划等科研项目60余项，主导完成了我国多项首次大倾角煤层长壁综采领域的理论技术研究与工程实践，形成了“理论—技术—装备”一体集成的原创性成果，获国家科技进步二等奖2项，省部级科技进步一等奖5项、二等奖5项，授权国家发明专利30余项，发表论文近300篇，出版学术专著5部。
注重科研教学转化，潜心采矿人才培养。承担建设国家一流课程1门，主持首批国家级新工科研究与实践项目。成果先后获陕西省教学成果一等奖、中国煤炭教育协会教学成果特等奖等省部级奖励6项，主编参编教材4部。
罗生虎，男，1983年11月生，新疆哈密人，中共党员，教授，博士(后)，硕士生导师，项目博导。毕业于兰州大学力学系，全国徐芝纶力学优秀教师，力学学科工程力学学术方向带头人，IJMST、《煤炭学报》、《中国矿业大学学报》等国内外期刊审稿人。
研究方向
采动岩体力学、岩层控制理论与技术
主要成果
致力于力学与采矿工程交叉领域的科学研究。主持国家自然科学基金面上项目2项，陕西省自然科学基金项目1项，校企合作项目7项，以骨干成员参与完成国家自然科学基金重点项目、面上项目和校企合作项目等10余项。研究成果在《煤炭学报》、《中国矿业大学学报》等业内权威学术期刊上发表论文50余篇，出版专著2部，授权发明专利3项、实用新型4项、软著3项，荣获省部级奖励4项、厅局级奖励3项。
来源：
伍永平，罗生虎，闫壮壮，等. 煤岩结构瞬变诱冲机理[J]. 煤炭学报，2025，50(1)：193−208.
WU Yongping，LUO Shenghu，YAN Zhuangzhuang，et al. The mechanism of rockburst induced by coal rock structure transient[J]. Journal of China Coal Society，2025，50(1)：193−208.
策划丨郭晓炜
责编丨钱小静
编辑丨李莎
审核丨郭晓炜
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