煤与瓦斯突出是影响煤矿安全生产的复杂地质动力灾害,多数学者认为是地应力、煤体中的瓦斯和煤自身物理力学性质综合作用的结果,也是瓦斯地质研究一直面对的难题。地质构造对煤与瓦斯突出具有明显的控制作用,尤其断层构造往往是煤与瓦斯突出灾害的频发区带,构造应力在煤与瓦斯突出的动力来源中发挥着重要作用,因此研究断层构造及其应力环境对煤与瓦斯突出的控制作用对煤与瓦斯突出灾害防治具有重要的现实意义。本文以瓦斯地质理论为指导,采用现场调查、实验室测试、理论分析和数值模拟相结合的手段,开展了断层构造及其应力环境对煤与瓦斯突出控制作用的系统研究。首先,在构造形迹实体调查及特征分析的基础上,结合构造形迹形成的力学机制和结构面优势产状,运用赤平极射投影法重建研究区构造应力环境。其次针对煤与瓦斯突出集中带建立三维地质模型,利用FLAC 3D模拟断层区构造应力环境的差异性特征,揭示了研究区应力分量的空间分布规律,并探讨不同断层组合型式对构造应力环境的影响,分析了开采扰动作用下不同断层组合型式的动态响应规律。基于不同构造应力环境对煤储层的改造作用,分析研究区构造应力环境与构造煤发育程度、裂隙分布和破坏程度之间的关联性,探讨了构造应力环境对构造煤物理特征的控制作用。此外,运用断层区封闭理论,建立了不同封闭类型的断层区封闭性综合定量评价体系,结合瓦斯分布特征,明确了断层区封闭性与瓦斯富集的关系,从工作面断层、断层平面和断层垂向三个角度出发,验证了通过断层区封闭性定量评价,进而圈定瓦斯富集区的可靠性。最后,通过构造分布特征和煤与瓦斯突出特征研究,从断层组合型式、构造煤分布、地层曲率、煤厚与倾角变化和应力环境五个方面,探讨了断层构造和应力环境对煤与瓦斯突出的控制作用,为研究区煤与瓦斯突出防治提供依据。论文的研究内容分为以下五个方面:（1）基于赤平极射投影法的构造应力环境重建基于赤平极射投影和投影网的基本原理,将赤平极射投影方法应用到构造应力环境的研究;通过共轭剪节理和断裂面擦痕两种构造形迹的实体调查及特征研究,结合构造形迹形成的力学机制和结构面优势产状,运用赤平极射投影法重建了研究区的构造应力环境;共轭剪节理重建结果显示有4个方向的构造应力作用,分别为NEE—SWW向,NW—SE向,NE—SW向和NNE—SSW向;断裂面擦痕重建结果显示有4个方向的构造应力作用,分别为NNE—SSW向、NNW—SSE向、NEE—SWW向和NW—SE向;根据共轭剪节理的发育规模、交切关系、延伸长度和透入性分析和断裂面擦痕的空间切割和复合关系,理清研究区的构造应力环境时序关系,对比华北地区构造应力活动研究成果,整体考虑两种构造形迹完成构造应力环境时期的确定,基本反映了研究区的构造应力环境分为三期,印支期最大主应力为NE-SW向,燕山期最大主应力为NW-SE向,喜山期最大主应力为NEE-SWW向。（2）断层区构造应力环境及其采动响应规律为了提高断层区构造应力环境的数值模拟研究的针对性,在分析研究区煤与瓦斯突出分布规律的基础上,选取由郭庄背斜、牛庄向斜、牛庄逆断层、原十一矿逆断层组成的北西向构造带和由辛店正断层和张湾正断层组成的复合构造带两个典型区段建立三维地质模型,运用FLAC 3D对断层区构造应力环境进行数值模拟研究,初步揭示了主应力量值整体的空间分布规律,呈现随埋藏深度增加而增大的线性关系;对不同水平的走向剖面进行切片处理,分析了主应力在断层之间块体和断层外侧块体的分布特征,断层之间的块体区域,应力呈现先升高后降低,断层外侧的块体区域,应力量值随着远离断层,表现为线性增大;通过主应力矢量图分析,在断层带附近的主应力方位多发生明显偏转;在剖面上呈倒梯形的断层带,两条断层距离较近时,断层之间的块体出现明显应力增高,在剖面上呈梯形的断层带,两条断层距离较近时,断层之间的块体出现明显应力下降;当工作面距离断层大于90m时,正应力和剪应力基本保持稳定状态,在工作面距离断层20～90m区间,正应力和剪应力受开采扰动影响明显,当工作面距离断层小于20m时,正应力和剪应力变化复杂,断层区失稳滑动危险性最高;模型1在开采扰动下易发生滑落失稳,不会发生回转失稳,模型2在开采扰动下既有可能发生滑落失稳,也有可能发生回转失稳;随着工作面向断层的推进,断层面滑动区由上覆岩层向下伏岩层方向扩展,模型1的断层滑移量大于模型2。（3）构造应力环境对构造煤物理特征控制作用在研究区域构造应力环境演化特征的基础之上,完成构造应力环境研究参数的选取,根据主应力分布特征分析应力机制随上覆基岩厚度的演变规律,运用巷道观测结合待采区地球物理测井曲线进行丁组和戊组构造煤的定量判识,研究了逆断层应力机制条件下和平移断层应力机制条件下构造煤的发育程度;采取测窗法统计构造煤的裂隙产状信息,借助赤平极射投影方法获取丁组和戊组构造煤的裂隙发育特征,研究了构造煤裂隙发育特征与构造应力环境演化特征的对应关系,并选用构造煤裂隙密度考察了构造群落对构造煤裂隙发育的影响;利用地质编录结果及实验室测试,从结构特征、宏观特征和裂隙性质归纳总结了构造煤的物性特征,建立了不同破坏程度的构造煤分类依据,研究了构造煤破坏程度分布特征和侧压系数的关联性以及构造煤破坏程度分区和转变趋势,结合构造煤宏观特征,提出了构造应力作用下的构造煤变形模式分为摩擦滑动模式和固态流动模式,探讨了不同断层区域的构造煤变形模式类型。（4）断层区封闭性定量评价及瓦斯富集规律在断层区封闭机理及类型的研究基础上,建立了不同封闭类型的断层区封闭性综合定量评价体系,运用三角图的方式评价对接封闭、泥岩涂抹势（CSP）评价剪切型封闭、泥岩涂抹因子（SSF）评价侵入型封闭和断层泥比（SGR）评价非均匀层序的封闭,结合瓦斯分布特征,发现泥—砂对接区域的封闭性较强,砂—砂对接区域的封闭性较弱,确定了泥岩涂抹势（CSP）值15、泥岩涂抹因子（SSF）值9和断层泥比（SGR）值31作为判识断层区封闭的临界值。以己组13140工作面和张湾正断层为研究对象,对工作面断层、断层平面和断层垂向进行封闭性的定量评价,刻画出断层封闭区和断层开启区,进一步比对断层封闭区和瓦斯富集区的分布特征,发现两者在空间展布上吻合程度较高,验证了通过断层泥比（SGR）评价断层区封闭性,进而圈定瓦斯富集区的可靠性。（5）断层构造及其应力环境对煤与瓦斯突出控制机制实证分析以构造分布特征为主题,系统分析研究区褶皱构造、断层构造、小断层构造和顺层剪切构造,总结对比了戊组煤层和己组煤层煤与瓦斯突出与埋藏深度、突出煤量和突出瓦斯量的相关特征,发现己组煤层突出强度明显大于戊组煤层;从断层组合型式、构造煤分布、地层曲率、煤厚与倾角变化四个方面探讨了断层构造对煤与瓦斯突出的控制作用,煤与瓦斯突出分布与地质构造的空间位置关系显示煤与瓦斯突出具有明显的分带性,主要集中在由牛庄向斜、牛庄逆断层、原十一矿逆断层和郭庄背斜组成的北西西向褶皱断裂带北翼和由辛店正断层和张湾正断层组成的断裂带复合部位的两个突出集中带,两个突出集中带的剖面图分别呈倒梯形和梯形,断层组合型式属于地垒构造,倒梯形构造突出集中带位于两个断层外侧块体的北翼,梯形构造突出集中带位于两个断层中间的块体;构造煤发育区和增厚区是煤与瓦斯突出的频发地带;曲率半径为（1.0×104～3.0×104）的区域为煤与瓦斯突出危险区;煤层增厚区和煤厚陡变区是煤与瓦斯突出的有利区带,煤与瓦斯突出易发生在煤层倾角较大和倾角陡变区域;利用断裂面擦痕对研究区突出集中带的应力环境进行重建,研究了主应力方向对煤与瓦斯突出的控制作用,井田西部的突出集中带受北北东—北东向挤压作用控制,井田中部的突出集中带受北西—北北西向挤压作用控制;从煤与瓦斯突出能量角度出发,建立了煤岩体弹性能和瓦斯膨胀能两种不同能量载体的理论计算模型,分析了对研究区不同特征区域的煤与瓦斯突出能量,探讨了不同能量载体对煤与瓦斯突出的控制作用。