近年来随着我国西北地区井工矿井的开采深度和强度不断增加,西北地区冲击地压矿井的数量明显增加,尤其是内蒙古乌审旗地区和陕西彬长地区,已发生多次动力显现,冲击地压已成为制约该地区矿井安全生产的主要灾害。乌审旗地区冲击地压矿井主要受多层厚硬砂岩、高强度开采、大采高等因素影响,诱发冲击地压的主控因素对比国内东部矿井存在较大差异。本文以内蒙古鄂尔多斯乌审旗矿区典型冲击地压工作面为背景,针对该地区工作面冲击地压防控难题,通过理论研究、力学模型分析、数值模拟、实验室测试、监测系统升级开发、现场实测分析等手段,研究并得出了多层厚硬岩层控制下工作面冲击地压发生机理及监测预警方法,已在乌审旗蒙大矿业有限责任公司（又称“纳林河二号井”）进行了现场应用,得到以下结论:（1）采用案例分析的方法研究了纳林河二号井多层厚硬岩层条件下的矿压显现特点,得到该类型地质开采条件下矿压显现具有显著的动力特征、支承压力呈不连续跳跃式变化及矿压显现受岩层断裂影响等规律。采用3DEC数值模拟方法进一步验证了随着工作面开采,覆岩破坏高度、应力场和能量场呈现的不连续性变化特征,同时,关键层断裂前后的“应变能降”也将以震动波形式对采场产生动载影响。（2）分析了多层厚硬岩层工作面冲击地压的力源组成主要为静载支承压力和岩层破断形成的动载支承压力。针对静载支承压力,建立了关键层组未破断及破断后的载荷传递模型,分别对载荷的传递机制进行分析,在此基础上推导了侧向支承压力和走向支承压力的估算公式,支承压力主要可统一表达为岩层的自重应力和不同断裂状态的关键层组转移的应力增量和两部分组成。（3）建立了关键层组初次断裂瞬间的能量释放估算模型,认为关键层组断裂瞬间释放的能量主要由重力势能和弹性应变能组成,推导了第i关键层组初次断裂能量释放的估算方法和关键层组能量释放诱发动载支承压力增量的估算公式。（4）多层厚硬岩层工作面当岩层破坏高度发展至hi时,发生冲击地压的条件为:静载支承压力与第i关键层组初次断裂形成的动载支承压力之和大于煤体的临界强度。（5）岩层断裂产生的动载支承压力呈脉冲特性,持续时间短（一般几十毫秒至几秒）,现有煤体应力监测手段受传感器的频率响应、采集设备采集方式限制,无法实现动载荷的有效监测。为解决该问题,设计了一种新型承压式高频应力计（EBSG）,通过建立承压式高频应力传感器与钻孔相互作用力学模型,分析了传感器的工作原理。通过有限元模拟计算了油囊壁厚与传感器最大变形量的关系,从监测灵敏度和适应钻孔孔径变化角度考虑,得出了油囊壁厚取1-2mm较为合适的结论。通过力学模型分析了弹性受力单元的弹性模量Es对监测灵敏度的影响,当弹性受力单元的弹模Es接近煤体弹模E煤时,监测灵敏度最高。（6）采用压力实验机和空气动载源分别对承压式高频应力计进行了静载加载和动载加载实验。实验结果表明:应力计具有较高的测量线性度,能够满足静载荷监测要求,同时,新型应力计能够响应高频载荷变化,可以有效捕捉动载荷信息。（7）在理论研究的基础上,提出了煤体“周期+应力脉冲触发”式数据采集模式,开发了煤体“动-静”载应力一体监测系统,基于煤体动静载应力监测数据提出了三种工况下的冲击地压预警判别条件,针对试验地点给出了相应的临界预警指标。（8）针对纳林河二号井多层厚硬岩层冲击地压发生机理和力源特点,提出了针对性的防治对策:通过合理的煤柱留设减少应力集中,通过钻孔卸压转移静支承压力峰值,通过控制开采速度和加强支护来减轻动载应力增量的影响,基于现场监测数据分析,优化了各防治对策的现场施工参数,提高了矿井冲击地压防控的效率和效果。