在煤与瓦斯开采中,首先是进行瓦斯的开采,煤层的渗透性是关键,特别是煤层的瓦斯有效渗透率的研究就显得尤为重要。瓦斯开采后进行煤炭开采,防治煤与瓦斯突出是煤炭开采工作安全开展的重要保障。本文围绕这两个方面开展系列研究工作。应用VEGAⅡ LMU可变真空扫描电镜,对无烟煤孔隙一裂隙表面形态与发育程度进行分析。应用ASAP2020系列全自动比表面及孔隙度分析仪,对无烟煤孔隙孔径分布进行分析。对无烟煤的真密度、干块体密度和孔隙率进行测定,结合5E-MACⅢ红外快速煤质分析仪对煤样工业分析的结果,应用重庆大学自行研制的“煤层气高压吸附解吸装置”,开展了不同含水率无烟煤等温吸附甲烷试验。自主研制了“含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流实验装置”,对沁水盘地二迭系下统山西组下部3＃煤层和重庆松藻煤电有限责任公司打通一矿7＃煤层制备的煤样进行了力学和甲烷渗流试验研究。利用“含瓦斯煤体力学试验可视装置”和声发射仪进行了煤岩破裂过程裂纹演化及声发射试验研究。主要研究成果如下:　　 ①自主研制了“含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流实验装置”,该装置弥补了国内现有渗流实验装置存在的不足,并利用该装置对含瓦斯煤岩(成型煤样和天然煤样)的瓦斯渗流特性进行了深入系统的研究。　　 ②无烟煤孔隙一裂隙的分布呈现明显的层理相关性。无烟煤的总孔体积与比表面积呈正相关线性关系。无烟煤的吸附能力与其比表面积(总孔体积)成正相关关系。无烟煤各种孔径的孔隙对其表面积增量和孔体积增量贡献不同。　　 ③随着煤样含水率增大,无烟煤吸附甲烷量减小,且无烟煤吸附甲烷量的降低量也在减小。无烟煤吸附平衡时的瓦斯吸附量在充气压力较小时增加较快,上升的幅度较大;当充气压力超过3MPa以后,瓦斯吸附量增加幅度变小、趋平。给出了水分影响无烟煤的吸附校正系数。　　 ④提出了渗流孑L隙。探讨了煤层的含水率和有效应力对煤层瓦斯有效渗透率影响的机理。随着煤层含水率的提高,煤与瓦斯突出危险性呈减小趋势。在恒定温度和有效应力条件下,随着煤样含水率的减小,甲烷有效渗透率增大;在恒定温度和含水率条件下,随着煤样所受有效应力的增大,甲烷有效渗透率减小。煤体的含水率和所受有效应力与甲烷有效渗透率关系可用线性函数和指数函数组成的复合函数表述。建立了考虑煤基质收缩效应和滑脱效应的气、水相相对渗透率一般表达式。　　 ⑤煤岩的单轴抗压强度与坚固性系数呈正相关关系。煤岩在瓦斯环境中的强度比无瓦斯时小,瓦斯对煤岩的强度有蚀损作用。煤岩破坏形式为脆性破坏。　　 ⑥研究了煤岩单轴全应力一应变曲线和煤岩裂纹演化图像。煤样的破坏形式与原始裂纹的分布情况具有较大关系,主裂纹的形成往往是按原始裂纹的方向,沿轴向加载方向扩展。采用断裂力学的相关理论对典型裂隙的开裂、扩展机理进行了分析。　　 ⑦研究了煤岩单轴全应力—应变曲线和煤岩声发射的变化规律。理论分析了含瓦斯煤岩破裂过程声发射率同损伤扩展速率的关系,建立了含瓦斯煤岩声发射率同损伤扩展速率之间的定量关系式;理论分析了含瓦斯煤岩破裂过程声发射与应力、应变的关系,建立了含瓦斯煤岩破裂过程声发射与应力、应变的关系式。　　 ⑧首次开展含瓦斯煤岩卸围压渗流全程测试实验,煤岩渗透率的变化与煤岩的变形损伤密切相关。分析了(卸围压路径1)卸围压开始后煤岩应力—应变—渗透率变化规律。得到了卸围压开始后煤岩应力平台阶段的时间与卸围压速度呈幂函数关系。卸围压速度越大,煤岩维持在应力平台阶段的时间越短,越容易失稳破坏。卸围压开始后煤岩在应力平台阶段的渗透率与卸围压时间呈指数函数关系。卸围压速度越大,煤岩的渗透率增大的越快。对比了卸围压路径2和卸围压路径1条件下煤岩的力学特征和瓦斯渗流规律异同点。　　 ⑨开展了不同瓦斯压力、不同围压、不同含水率和不同面割理煤岩全应力一应变瓦斯渗流试验研究。分析了瓦斯压力、围压、含水率、面割理对煤岩的力学特性、瓦斯渗流规律和破坏形式等方面的影响,以及这些因素对煤与瓦斯突出的影响。