煤与瓦斯突出是矿井开采过程中的灾害之一,严重影响煤矿安全生产。石门揭煤是最容易发生煤与瓦斯突出的生产工艺。研究石门揭煤突出失稳区域范围和特征为煤与瓦斯突出现象的鉴定和防突措施的制定提供有效的技术支持。煤矿井下有时会发生动力现象,正确判断哪种现象属于煤与瓦斯突出对煤矿生产至关重要。判断煤与瓦斯突出的重要依据是突出孔洞位置和形状。我们通常认为口小腔大的梨形、舌形,有的时候会有分叉的突出孔洞是我们判断突出的一个最典型的特征,但是长期以来这样特征的突出孔洞是如何形成的,一直没有明确的结论。针对此问题,本文通过研究突出失稳区域特征和变化规律,从力学角度解释了突出孔洞形成的机理,并用数值模拟手段,再现了突出的特征孔洞形状,为煤与瓦斯突出现象的判断和鉴定提供依据。同时,本文在研究突出孔洞形成机理的过程中,建立了石门揭煤巷道工作面前方塑性区参数变化力学模型,确定了石门揭煤煤层的破坏失稳区域特征参数,为准确施工石门揭煤排放钻孔进行应力释放,提供了可靠的技术支撑;掌握石门工作面前方煤体失稳区域的分布特征,则可以在施工中更多地把排放钻孔布置在弹性变形区,起到更好的应力排放效果,从而减少石门揭煤瓦斯突出事故的发生。本文以山西潞安某矿揭穿3号煤层为工程背景,采用理论分析、实验室试验、数值模拟、现场验证等方法,系统的研究了石门揭煤巷道工作面前方失稳区的解析问题,从力学角度解释了突出孔洞的形成机理。首先以应力构造法为基础建立了无石门揭煤,掘进影响下煤岩体受力状态力学模型,在明确煤岩体微观结构的基础上,分析了吸附态瓦斯和游离态瓦斯对煤体力学性质的影响,并利用损伤理论将瓦斯对煤体力学性质的影响加以量化,从理论层面研究了瓦斯影响下掘进巷道失稳区域形态特征的发展规律;根据石门揭煤煤岩体介质材料在力学性质的差异性,提出了石门揭煤煤岩“强弱面”应力分布假设,建立了石门揭煤巷道失稳区域参数变化的力学模型,利用数学物理方法研究石门揭煤工作面前方失稳区域分布特征及演化规律;采取了实验室模拟实验和数值模拟分析等技术手段,验证了煤岩体“强弱面”应力分布假设的可靠性;并基于本文所提出的理论反演了三起典型石门揭煤突出案例的孔洞的形成过程,从力学角度解释了突出发生的位置及突出形状的成因,数值结果与事故的结果具有高度一致性。论文的主要结论如下:（1）以弹塑性力学、损伤力学等相关理论为基础,建立了煤岩体受力状态模型,在明确煤岩体微观结构的基础上,利用损伤理论将瓦斯对煤体力学性质的影响加以量化,研究了瓦斯影响下巷道工作面前方煤岩体失稳区形态分布特征;提出了石门揭煤煤岩“强弱面”应力分布假设,建立了石门揭煤工作面前方失稳区域参数变化力学模型,研究表明石门揭煤巷道工作面前方失稳区域呈现“舌形”分布。（2）自主搭建了石门揭煤应力响应的模拟系统,研究了卸载条件下揭煤处水平和垂直方向上的应力响应规律确定了煤体在揭煤过程中应力应变特征,验证了力学模型的正确性。（3）利用数值模拟软件,模拟了有构造应力和无构造应力影响下石门揭煤巷道失稳区域应力场、应变场和位移场的变化规律,与理论分析结果进行对比分析,探讨了不同煤层倾角、不同脉冲峰值下揭煤点处失稳区变化规律。（4）以三起典型石门揭煤突出事故为例,首次采用数学物理方法反演了石门揭煤突出孔洞的形状特征,得到的突出孔洞的形状特征与真实突出孔洞形状具有较好的相似性;结合现场实际参数,拟合分析了山西潞安某矿揭煤巷道前方失稳区分布特性,提出了基于石门揭煤工作面失稳区分布特征的防突措施修改建议。本文首次提出了石门揭煤煤岩体“强弱面”应力分布理论假设,确定了石门揭煤巷道破坏失稳区域分布特征,反演了石门揭煤突出孔洞形成的过程,为研究煤与瓦斯突出突出的形成过程和机理提供了理论基础,为石门揭煤防突措施的制定提供了技术支持。