近年来,我国煤矿开采总量持续增加,随着浅部资源的日渐枯竭,矿井开采向深部延伸,开采条件趋于复杂,煤矿瓦斯动力灾害日渐增多,尤其是煤与瓦斯突出,给煤矿开采带来了巨大的挑战。然而,关于煤与瓦斯突出的机理目前还不清楚,仅处于假说阶段,给煤与瓦斯突出的治理带来了一定的局限性。为了深入研究煤与瓦斯突出作用机理,基于煤与瓦斯突出综合作用假说,采用理论分析与试验研究相结合的方法,对煤与瓦斯突出的能量耗散情况进行了深入分析,并建立了煤与瓦斯突出数学模型。主要取得了以下成果:(1)从理论上分析了煤与瓦斯突出的能量耗散关系,得到了突出的能量主要来源于煤岩体的弹性潜能和瓦斯内能,突出的耗散能主要包括破碎功、移动功和摩擦功等,并给出了相应的计算公式;(2)设计了机械功破煤实验,根据不同的落锤次数提供不同的能量,研究了突出煤和非突出煤的破碎情况,得到了突出煤和非突出煤的单位质量新增表面积都与能量(落锤次数)呈对数函数分布;换算直径与能量(落锤次数)呈幂函数分布;(3)进一步分析了机械功破煤实验的粒径小于0.075mm的煤颗粒的分布情况,得到了小于0.075mm的煤粒质量百分数虽然很低,但其拥有巨大的表面积,说明煤体新增表面积与煤体粒径成反比。因此,突出发生后,较小颗粒的煤粒越多,新生成的表面积越大;(4)研制了高压气体瞬间对称卸压破煤试验装置,进行了突出煤、非突出煤以及型煤不加压和突出煤、非突出煤的加压瞬时卸压实验,得到了煤体瞬时卸压时破碎与煤体的物理力学性质、地应力以及瓦斯作用有关;在瞬时卸压时煤体受到一个拉伸应力作用;煤与瓦斯突出是一个温度下降过程;(5)分析了掘进巷道工作面前方应力分布情况,建立了计算应力分布简化数学函数表达式,根据突出煤体在巷道的堆积情况的不同,建立了计算突出强度的数学函数表达式。并在一定假设的基础上,基于能量守恒原理,建立了煤与瓦斯突出数学模型,得到了煤与瓦斯突出与煤体物理力学性质、瓦斯、地应力以及巷道结构参数的表达式。