The numerical approach to translatory coal bumps analysis is used to examine the effects of joint and coal seam stiffness on the outburst velocity, deformation magnitude of the opening wall and plastic zone length in the coal seam. A series of tests are performed by varying the joint dip angles, spacing normal to joint tracks, joint block size and coal seam stiffness ratio to the surrounding rock. Results of joint and coal seam stiffness effects analysis indicate that joint dip angle, interval spacing, block size and coal seam stiffness ratio have profound influences on coal bumps. The increasing of interval spacing and joint block size can generate larger roadway deformation, lower roadway deformation velocity and longer plastic region in the coal seam. Higher stiffness ratio can also result in larger deformation, higher deformation velocity of opening wall. Coal bumps conditions deteriorate as the dip angle rotated to 90 degree or the elastic zones disappear in the whole active zone of coal seam for different spacing distributions.

煤矿开采过程中的冲击地压问题是国内外采矿及岩石力学界长期研究的热点，其不但严重威胁煤矿生产安全，而且会造成大量煤炭资源被废弃。本文在国内外现有研究成果的基础上，总结了冲击地压发生特征，结合我国最新的冲击地压案例，分析了冲击地压的诱发因素。并基于非平衡态热力学和耗散结构理论，阐述了冲击地压孕育过程中“煤体－围岩”系统内能量集聚及耗散特征。同时，研究了煤体细观结构参数及有机组份分布等因素与煤体冲击倾向性的内在关系。并通过煤样断裂过程的细观实验，探讨了煤岩体在采动等外界因素影响下内部微裂纹快速成核、贯通、扩展进而诱发煤体整体失稳的机理。

为研究冲击倾向性煤体的宏观动态断裂特性，本文采用三点弯曲冲击断裂实验装置和分布式多火花高速摄影系统对冲击倾向性煤体内裂纹扩展过程进行了观测，分析了裂纹扩展速度、动态裂纹扩展摸式和裂纹扩展的非稳定性等。研究发现：冲击倾向性煤体内裂纹扩展具有高度的非线性特征；煤体的非均质性和不连续性对动态裂纹扩展模式和裂纹扩展速度有较大影响。同时，实验结果解释了由放炮等震动诱发冲击地压灾害的滞后突发机理。

本文介绍了自行设计的多系统、同步监测实验机构，并对冲击倾向性煤体分别进行了单向加载和循环加载破坏实验。利用系统所具有的红外热像、声发射、应变等监测方式，分析了两种加载条件下，冲击倾向性煤体破坏过程的声、热效应及破坏前异常信息特征。对比研究了不同监测方式下，冲击倾向性煤体中同一破坏事件的响应速度以及各自响应的灵敏度；获得了冲击倾向性煤体的固有物理力学特性，并发现强冲击倾向性煤体单轴压缩时的最终破坏前兆点平均为0.9 个荷载强度比，而非冲击倾向性煤体的为0.7 个荷载强度比，这也说明强冲击倾向性煤体的失稳破坏更突然、更难于预测。

本文以开滦矿区典型冲击地压矿井――赵各庄矿不同冲击倾向性煤层煤体为研究对象，通过X 射线衍射、光学电子显微镜等一系列细观试验，分析了该矿7＃、9＃、12＃煤层煤体的细观结构特征，并与忻州窑矿11#煤层煤样细观结构特征进行对比。基于煤体微结构参数定量地研究了煤体冲击倾向性的强弱，得到了煤层内细观结构参数、有机组份分布等因素与冲击倾向性的关系。结果表明在相同应力、地质条件下，忻州窑11#煤更易发生冲击地压；显微硬度和显微脆度均较大的煤体较易发生冲击；镜质组最大反射率与最小反射率之差越小，冲击倾向性越小；显微组分分布简单且原生损伤越小的情况下，冲击倾向性越小。本研究为深入理解煤体冲击倾向性定义提供了详细的细观试验依据。