煤矿冲击地压86.8%以上发生在巷道中,随着煤矿采深的逐年增加、开采强度的不断增大,巷道冲击地压灾害将更加严重,必将成为威胁煤矿生产安全的主要煤矿动力灾害。80%以上冲击地压巷道采用O型棚支护,但O型棚支护在冲击地压巷道支护过程中,经常出现各种形式的破坏,严重影响O型棚支护防控巷道冲击地压的效果。因此,研究一种防控巷道冲击地压效果更好的O型棚支护,对于解决深部冲击地压巷道支护难题具有极其重要作用。本文采用现场调研、理论分析、实验室实验、数值模拟等研究方法,对巷道冲击地压及O型棚支护展开深入研究,揭示O型棚支护防控巷道冲击地压机理,提出防控巷道冲击地压O型棚支护设计方案。1)提出了巷道冲击地压分类和分级方法,研究了巷道冲击地压的基本特征统计分析历年来我国煤矿发生的数千例冲击地压事件,研究了我国冲击地压矿井数量变化、地域分布和冲击地压巷道埋深分布特点。将巷道冲击地压分为静载失稳型巷道冲击地压、动载诱发型巷道冲击地压、动载诱导失稳型巷道冲击地压三种类型。定义了冲击地压破坏系数,利用其大小将巷道冲击地压分为五个等级。研究了巷道冲击地压发生的基本特征,确定了巷道冲击危险区域。通过上述研究,确定了适用O型棚支护的冲击地压巷道类型及支护区段。2)研究了冲击地压巷道O型棚支护的破坏规律和原因基于大量冲击地压巷道O型棚支护破坏的调研分析,将冲击地压巷道O型棚支护破坏形式划分为:支架结构整体冲击破坏、支架局部屈曲变形破坏、支架弯折破坏、搭接段折断与撕裂、卡揽失效与破坏、拉杆破坏、背板失效等七种类型。根据冲击地压巷道O型棚支护的破坏形式与O型棚支护工作原理,采用理论分析与现场调查分析相结合的方法,揭示了O型棚支护破坏的主要原因:支架整体强度不足、支架接头处滑动性能不佳、整体稳定性不足、壁后填充耦合度差等。3)揭示了 O型棚支护防控巷道冲击地压机理,提出一种防控巷道冲击地压O型棚支护方法根据冲击地压扰动响应失稳理论,指出影响巷道冲击地压的主要因素分别为巷道支护阻力、塑性区半径、煤岩冲击倾向性和巷道围岩系统外载荷,通过调节和改变这四个关键因素,可将冲击地压消灭在孕育阶段;巷道冲击地压发生后,利用O型棚支护维护巷道围岩稳定,降低冲击地压对巷道的破坏程度。结合O型棚支护的支护特性曲线,研究发现随着O型棚支护棚距的减小,塑性区半径增大、围岩冲击倾向性降低、临界失稳载荷增大,使得巷道围岩稳定性增大,冲击地压危险性降低;采用拟静力学接触法和多层结构法计算,得到O型棚支护的支护阻力与可抗巷道冲击地压等级的关系。基于冲击应力波在围岩塑性区的衰减规律,O型棚支护的支护特性、以及防冲支护的研究成果,提出一种防控巷道冲击地压O型棚支护方法,主要包括:抗冲O型棚支护、吸能缓冲壁后填充层、吸能减震围岩等。4)防控巷道冲击地压O型棚支护设计方案在上述研究的基础上,提出了一种性能优良的防控巷道冲击地压O型棚支护设计方案:O型棚接头垫放摩擦垫板、木块壁后填充、调控分区化围岩。通过实验室实验,确定摩擦垫板放置位置,优选滑动性能优良的支架接头摩擦垫板,分析塑性区破碎煤岩厚度与粒度对冲击载荷的影响;通过数值模拟实验研究壁后填充耦合度和O型棚支护接头滑动性能对O型棚支护的影响规律,分析壁后填充木块厚度对冲击载荷的影响规律,得到围岩力学参数与吸能减震性能的关系。根据冲击地压巷道特征,选择合适的抗冲O型棚支护结构技术参数。5)冲击地压巷道O型棚支护参数设计及现场应用根据老虎台矿近年来冲击地压发生规律,结合63007工作面的地质环境和开采技术特点,分析了 63007工作面可能发生冲击地压的危险区域和最大冲击地压等级,并计算了抗冲O型棚支护的支护参数,通过现场支护效果对比,验证了抗冲O型棚支护方案的合理性和可靠性。