巷道开挖后,巷帮煤体及顶板承受着很高的静载荷作用,尤其是处于应力集中状态的深部巷道,煤层与顶板同时积蓄了大量的应变能,当巷道两侧煤体破坏时,顶板回弹变形释放应变能,对煤体产生动态加载效果。为了研究巷道两侧煤体破坏时,顶板动态回弹释能过程及其对冲击显现体(巷帮煤体)的影响,本文采用理论分析、室内试验、数值模拟方法,建立“顶板-煤体”两体结构模型,分析顶板动态回弹机制律及影响因素,建立“顶板-内部煤体-帮部煤体”三体结构模型,分析内部煤体破坏时,顶板回弹对帮部煤体的影响规律,最后研究了顶板回弹动载对围岩失稳破坏特征的影响。主要得到以下结论:(1)通过理论分析及数值模拟方法对巷道顶板回弹释能过程进行了研究。煤体破坏时,顶板回弹释放的能量与顶板自身弹性模量成反比,与顶板回弹前后接触面卸荷量成正比;煤体破坏将引起其上方更大区域的顶板卸荷回弹,即内部煤体破坏时,顶板回弹现象也能够对巷帮煤体造成影响,且回弹速度衰减幅度较小。(2)采用柔性试验机对煤体进行单轴压缩试验,通过加速度传感器监测试验机压头的加速度变化,并运用FLAC3D对试验结果进行验证,分析了“顶板-煤体”两体组合结构顶板回弹机制及影响因素。结果表明,煤体破坏时引起顶板卸荷回弹,顶板回弹则对试件起到动态加载效果,当卸荷量增大时,顶板回弹速度由0.0146m/s增大至0.0855m/s,因此顶板回弹速度与卸荷量正相关;顶板回弹加剧了试件破坏程度,回弹作用效果与顶板弹性模量成反比,与试件强度成正比。(3)通过室内试验及FLAC3D软件研究了“顶板-强试件-弱试件”三体组合结构顶板回弹过程及释能规律。结果表明:三体结构发生两次顶板回弹,依次由弱试件、强试件破坏引起,顶板分别释放了 61.8%和65.1%的应变能,其中第一次回弹速度峰值为0.16m/s,第二次回弹速度与强试件强度正相关,依次为0.118m/s、0.089m/s、0.132m/s、0.216m/s、0.326m/s、0.55m/s,当强试件强度足够大时,弱试件顶板第二次回弹速度超过了第一次,即内部煤体破坏时引起的顶板回弹,能够对帮部煤体产生更剧烈的动态加载效果。(4)采用FLAC3D软件进行动力学分析,根据试验结果简化动载方程并将其施加在巷道一侧煤体与顶板接触面上,研究顶板回弹动载对巷道围岩失稳破坏规律的影响。结果表明:巷帮动载扰动对围岩变形进行了增幅效果,且增幅效果为:帮部水平变形(57.94%)>帮部垂直变形(24.53%)>顶板垂直变形(19.06%);动载幅值由1m/s增大至5m/s时,巷帮煤体水平方向变形峰值增大了 153.04%,破坏范围增大了 33.33%;巷帮动载作用位置由1.5m处向远离巷帮方向移动了 2m后,巷帮煤体水平方向变形下降了 24.09%,破坏范围减小了 22.22%;顶板回弹动载不仅加剧了煤体破坏范围,而且对帮部煤体水平方向运动的趋势进行了增幅。