随开采深度增加,煤矿冲击地压呈现新特征,深部岩体更趋于破碎成为块系介质,在高地应力和开采扰动条件下,极易发生块系岩体超低摩擦效应,进而诱发冲击地压灾害,据此提出超低摩擦型冲击地压新概念。以块系岩体为研究对象,通过理论分析、试验研究和数值模拟相结合方法,进行了深部块系岩体超低摩擦效应研究,建立了垂直冲击和上覆岩层压力共同作用下块体超低摩擦效应动力模型,给出了超低摩擦效应发生的位移和法向力判据,创新研发了双向扰动超低摩擦效应试验装置,提出将临界侧压比作为深部和浅部定量界定指标,给出煤岩超低摩擦效应诱发冲击地压强度大和频次高的侧压比范围,分析了超低摩擦型冲击地压能量释放动力响应特征,研究结论为煤矿深部冲击地压机理深入认识提供了重要科学参考。（1）提出超低摩擦型冲击地压新概念,建立了垂直冲击和上覆岩层压力共同作用下块体超低摩擦效应动力模型,给出了超低摩擦效应发生的位移和法向力判据。考虑深部岩体特性,建立垂直冲击和上覆岩层压力共同作用下块体超低摩擦效应动力模型,给出超低摩擦效应发生的位移和法向力判据,分析了垂直冲击能量、块体质量、结构面刚度、阻尼对块体加速度和法向力的影响。结果表明:工作块体加速度振幅随垂直冲击能、结构面刚度的增加而增加,随块体质量、块体间阻尼增加而减小。超低摩擦效应发生在块体相互脱离阶段和弱挤压阶段,随块体间结构面刚度增大,块体法向力降幅呈二次函数关系增加,振动周期呈指数关系减小。块体质量越小,冲击频率越接近低频,法向力降幅越大,振动周期越小,越易发生超低摩擦型冲击地压。（2）分析了单向冲击扰动下块系岩体结构面超低摩擦效应发生规律,试验结果经与理论模型、数值模拟对比,验证了理论模型的正确性、数值模拟的可行性,确定了超低摩擦效应发生的优势方向和关键结构面。考虑顶板断裂、工程爆破、机械振动等扰动影响,通过自主设计单向冲击扰动块系岩体超低摩擦效应试验,给出超低摩擦效应发生的优势方向和关键结构面,得到软弱结构面特性对超低摩擦型冲击地压影响规律。采用数值模拟方法,分析块系岩体等级尺寸、岩性、煤岩组合、煤层倾角对超低摩擦型冲击地压影响规律。结果表明:工作块体长度方向为发生超低摩擦效应优势方向,工作块体底部界面为发生超低摩擦效应关键结构面。块体间软弱结构面弹性模量越小、结构面厚度越薄、岩体尺寸越小,岩块弹性模量越小、冲击扰动强度越大、煤岩组合弹性模量相差越大,越易发生超低摩擦型冲击地压。煤层倾角对超低摩擦型冲击地压影响显著,当煤层倾角θ<45°时,煤层底部易发生超低摩擦型冲击地压;当煤层倾角θ≥45°时,煤层底部发生摩擦自锁现象,煤层顶部易发生由剪切力引起的超低摩擦型冲击地压。当煤层倾角θ60°时,垂直冲击扰动和水平冲击扰动均是超低摩擦型冲击地压发生的主要影响因素。（3）创新研发双向扰动超低摩擦效应试验装置,试验研究了双向扰动下块系岩体超低摩擦效应发生规律,发现超低摩擦型冲击地压发生存在临界应力状态。利用自主研制双向扰动超低摩擦效应加载试验装置,进行了120组完整岩块、96组破碎岩块和90组煤块超低摩擦效应试验,发现超低摩擦型冲击地压存在临界应力状态,围压、轴压、水平冲击均存在超低摩擦型冲击地压显著发生临界值;工作块体为破碎岩体和煤体时,其超低摩擦效应强度均大于均质和均一尺寸块体,表明非均质、非均一尺寸块体更易发生超低摩擦型冲击地压。破碎程度即块体尺寸对超低摩擦型冲击地压影响较块体岩性影响更为显著,这也解释了断层构造、褶皱等岩体破碎处更易发生冲击地压原因。超低摩擦效应发生存在等效应力显著影响范围,完整岩块等效应力显著影响范围为6MPa～10MPa,煤岩组合岩块等效应力显著影响范围为4MPa～5MPa,破碎岩块等效应力显著影响范围为6MPa～11MPa。（4）分析了侧压比对超低摩擦效应影响规律,提出将临界侧压比作为深部和浅部定量界定指标,给出了岩体和煤体超低摩擦型冲击地压强度大和频次高的侧压比范围。侧压比是水平应力与垂直应力的比值,反映了深部岩体所处应力状态,其值随深度增加而减小。以叠放在一起的完整岩块、破碎岩块和煤块为研究对象,以工作块体的水平位移幅值作为超低摩擦效应特征参数,依据试验结果,分析了侧压比影响规律。结果表明:随侧压比增加,水平位移幅值呈先递增后递减波动特征,表明岩体超低摩擦型冲击地压发生强度具有间歇性。侧压比对超低摩擦效应影响具有强弱影响区间效应,侧压比处于0.4～1.33之间,岩体超低摩擦效应强度变化剧烈,表现为强影响区间效应。水平位移幅值分布存在位移密集高值区与位移稀疏低值区,位移密集高值区对应深部开采水平,表现为位移变化非线性特征显著,位移稀疏低值区对应浅部开采水平,据此确定岩体超低摩擦型冲击地压强度大和频次高的侧压比范围为0.4～1.33。对于破碎岩块,侧压比为1时岩体超低摩擦型冲击地压强度最大。煤体超低摩擦型冲击地压强影响侧压比区间为0.5～0.8。提出将临界侧压比作为深部和浅部定量界定指标,岩体深部和浅部临界侧压比为1,煤体深部和浅部临界侧压比为0.8。小于临界侧压比,水平位移关系曲线表现为明显的非线性特征,大于临界侧压比,水平位移关系曲线表现为近似线性特征,认为非煤矿山当侧压比小于1时将进入深部开采,煤矿开采当侧压比小于0.8时将进入深部开采。（5）分析了超低摩擦型冲击地压能量释放动力响应特征,发现块系岩体动能具有集聚效应和短时峰值特性。提出了一种通过超低摩擦效应试验得到岩体动能变化特征,反演冲击地压发生震级的新方法。随轴压增加,即开采深度增加,发生超低摩擦型冲击地压的块体动能具有集聚效应,且动能主峰在块体受扰动后迅速出现,受扰动激励后动力响应时间明显缩短,极短时间内块体动能集聚达到最大值,即短时峰值特性。破碎程度和岩性是影响超低摩擦型冲击地压动能总量变化主控因素。试验表明,只有轴压增加至一定值时,即开采达到一定深度时,块体间超低摩擦效应才会诱发冲击地压,且同一采区只要发生一次冲击地压,就有再次发生的危险,表明超低摩擦型冲击地压发生具有间歇性。试验再现了冲击地压由前震到主震过程,发现超低摩擦型冲击地压能量释放时,煤岩动能具有由高频向低频转移特性,主频主要处于20Hz以内低频区,结果与实际现场冲击地压监测数据相符,验证了试验的可靠性。该论文有图105幅,表27个,变量50个,参考文献125篇。