煤炭是我国经济建设的主体能源,随着多年来开采强度和开采规模不断提升,我国埋藏较浅的煤炭资源逐年减少,深部煤炭资源的开采是未来发展的趋势,然而,深部矿井开采在灾害防治方面具有严重挑战,矿井冲击地压动力灾害就是其中之一。本文以唐口煤矿坚硬顶板工作面诱发冲击及防治为研究背景,运用理论分析、数值模拟与现场监测数据分析等研究方法,分析了坚硬顶板诱发冲击危险机理,研究了坚硬顶板弯曲-破断-运动规律,建立了冲击地压监测预测预警模型,为唐口煤矿坚硬顶板工作面安全回采提供理论依据和指导,主要研究如下:(1)通过能量理论分析,得到唐口煤矿坚硬顶板工作面发生冲击地压所需能量临界密度值;分析坚硬顶板冲击失稳力学模型,计算出5305坚硬顶板工作面煤壁前方应力集中影响区及最大弯矩位置。(2)通过数值模拟建立坚硬顶板工作面仿真模型,研究坚硬顶板在开采过程中顶板的弯曲-破断-运动规律、工作面煤壁前方超前支承压力分布情况及变化规律、坚硬顶板岩层中弹性应变能积聚释放演化规律,为工作面安全回采提供理论指导。(3)通过对唐口煤矿5305工作面冲击地压监测数据的现场收集、数据挖掘分析,并基于小波神经网络理论,建立了冲击地压小波神经网络预测模型,基于聚类K-means算法原理,对微震能量、钻屑量、应力值进行聚类分类预测分析,通过建立的冲击地压监测数据预测和数据挖掘分析模型,有效的提高了矿井冲击地压监测数据合理充分利用。(4)基于模糊神经网络模型,通过对冲击地压监测数据多源信息特征提取分析,建立模糊神经网络冲击地压多源信息综合监测预警方模型,并将预警模型在5305工作面进行了实践应用。经过现场检验分析,模糊神经网络预警模型预警效果良好,预警准确率较高。