随着矿山开采深度的增加,越来越多的工程实测发现巷道围岩内部呈现层裂结构特征,以及巷道围岩层裂结构破坏与冲击地压之间存在着关联性。但是,就目前的研究情况来看,对于巷道围岩层裂结构失稳及能量释放这一问题研究并不充分。因此,本文采用现场调研、室内试验、数值模拟、理论分析等方法,在分析多起脆性煤体层裂结构破坏与冲击地压案例基础上,从巷道围岩层裂结构形成过程、变形规律、破坏特征、失稳机制及能量释放等方面开展了深入研究,并进行了现场实践。论文主要研究内容及取得成果如下:(1)通过深入分析两个煤矿三个深部采区发生的多起脆性煤体冲击地压案例,发现冲击地压发生前巷道围岩内部呈现层裂结构特征,研究了煤矿巷道围岩层裂结构破坏特征,得到其破坏类型有煤壁掉渣、帮鼓/煤壁松动、片帮和煤壁位移共四类破坏失稳形式,并以破坏深度及破坏程度共同进行了表征,为以巷道围岩层裂结构破坏类型为导向的动力失稳防控方法构建提供了依据。(2)采用自主研发的双轴加载装置对红砂岩、煤、模型石膏和含砂模型石膏四类岩石材料开展了双轴加载试验,获取了四类材料的强度及破坏特征,结合电镜扫描结果,分析了不同侧压下宏观拉伸破裂面的形成机制,揭示了巷道围岩层裂结构形成就是大量平行于轴向方向宏观拉伸裂缝的形成,应用断裂力学推导了宏观拉伸裂缝形成的应力判据。(3)针对层裂体开展了不同类型层裂试样的单轴压缩及巴西劈裂试验,获取了层裂试样的力学特性及其变形破坏过程中的声发射及变形场演化规律,得到层裂体受压破坏失稳过程可分为均衡承载、非均衡承载和峰后破坏失稳三个阶段,推导出了峰前各阶段承载表达式,揭示了层裂体破坏失稳原理,为巷帮浅部层裂煤体稳定性控制提供了理论基础。(4)通过对不同类型层裂试样进行单轴循环加卸载试验,获得了单轴循环加卸载条件下层裂试样的基本力学特性和声发射演化特征,研究了层裂体变形破坏过程中的能量及其损伤演化规律,分析了均质度、基元强度和临界能量耗散值对层裂体能量耗散的影响,得到均质度决定了能量耗散模式,而基元平均强度和临界能量耗散值决定了能量耗散的多少。(5)基于巷道围岩层裂结构的组成,采用室内试验与数值模拟相结合的方法,研究了“煤体”自身释放型和“煤体+顶板”共同释放型两类组合结构破坏失稳过程及能量演化规律,建立了两类巷道围岩层裂结构动力失稳模型,给出了冲击能量计算方法,提出了冲击失稳能量判据,解答了巷道围岩层裂结构动力失稳过程中能量如何释放这一问题。(6)基于巷道围岩层裂结构动力失稳的四个阶段,提出了以防治与防护相结合的巷道围岩层裂结构动力失稳防控理念,从增加浅部层裂煤体破坏时所需能量和减小深部完整煤体及顶板可释放能量两方面入手,构建了巷道围岩层裂结构动力失稳防控方法。