承载含瓦斯煤力学变形-裂隙演化-渗透性变化特征及机制研究是瓦斯抽采和瓦斯灾害防治的基础工作。本文以含瓦斯原煤为研究对象,采用实验室试验、理论分析和现场试验方法,分析煤体的微观结构,探讨这些煤样受载后力学变形、裂隙演化及渗透性变化特征,微观结构和应力路径对这些特征的影响,建立煤体裂隙损伤评价模型和有效孔隙度演化评价模型,总结采动条件下瓦斯运移规律。结论如下:(1)以RMT-301岩石与混凝土力学试验系统为主平台,进行了升级改造,使设备能够实现不同应力路径下煤体应变、声发射和渗流三个试验。(2)通过压汞、低温液氮和电镜扫描试验手段,对不同煤阶和结构的煤样进行了煤体微观结构特征研究:①微孔和小孔对孔比表面贡献大,大孔和中孔对孔容贡献大;②烟煤总孔容相对大些,而无烟煤的总孔比表面积相对大些;③构造应力对煤体结构具有一定的改造作用,构造变形煤总孔容要比原生结构煤大些,但构造应力对不同煤样各孔段的改造并不相同。(3)分析了试验煤样三轴应力应变全过程的力学变形-裂隙演化-渗透率变化特征及机制:①无烟煤和烟煤煤样应力峰值前阶段变形和声发射特征比较类似,峰值后阶段有较大差异;②在应力峰值前,渗透率和振铃数整体变化趋势一致,都经历了三个阶段,前期下降阶段、中间稳定阶段和后期上升阶段,整体变化趋势也为“J”型;③在峰前下降阶段,渗透率与轴向应力关系具有负指数关系,用公式k= ae-bσ表示,而在峰前上升阶段,可用正指数函数关系表示;④煤体初始孔隙结构及力学性质对裂隙演化和渗透率变化具有一定的控制作用,且在不同的阶段对裂隙演化和渗透率变化的控制作用不同。(4)分析了试验煤样在循环载荷条件下的力学变形-裂隙演化-渗透率变化特征及机制:①在整个循环过程中,煤样的应力-应变曲线呈现出疏-密-疏变化规律,声发射振铃数和渗透率变化则整体呈现出“J”型的规律,具有明显的三个阶段性特征:前期下降阶段、中间稳定阶段和后期上升阶段;②在渗透率降低阶段,渗透率随循环次数的降低趋势符合负指数函数关系,用公式k= ae-bx表示,而在渗透率的升高阶段,可用正指数函数关系表示;③分析不同循环阶段煤样变形、裂隙演化与瓦斯渗透率的内在关系。(5)对煤体裂隙和有效孔隙度演化进行分析:①岩石的裂隙损伤模型也适用于煤;②提出一个有效孔隙度评估模型,即η=log(kr/k0)(kt/k0),反映受载煤体孔隙度演化规律。(6)对地层条件下瓦斯流动进行了理论模拟,并进行了现场试验,总结如下:①建立圆孔瓦斯流动模型,分析了地层条件下吸附层厚度、孔径和滑脱效应对瓦斯流动影响;②现场瓦斯抽采试验表明,煤体处于卸载区域,瓦斯渗透率将会增大,这个结果与实验室实验和理论分析较为一致。