随着我国主要能源煤炭采掘深度的增加,各类工程灾害愈发严重,主要包括煤与瓦斯突出、矿井冲击地压、围岩失稳和高地温等,其中最为严重的是煤与瓦斯突出灾害。深孔控制爆破技术是防治煤与瓦斯突出的有效措施之一,其目的在于增透,而研究增透的关键在于爆破作用下煤体损伤和裂隙演化机制,但目前大部分学者的研究主要集中在现场工程实践中通过测量瓦斯抽采量、抽采率和煤层瓦斯压力等来对深孔控制爆破增透效果进行考察以及爆破器材、爆破参数设计等方面,对爆破作用下煤体损伤和裂隙演化机制研究较少,尤其是考虑不同地应力、不同瓦斯压力及有无控制孔等多因素对爆破作用下煤体损伤和裂隙演化影响机制的研究。因此,有必要对爆破作用下煤体损伤和裂隙演化多因素即不同地应力、不同瓦斯压力和有无控制孔等影响机制进行深入的研究,为深孔控制爆破技术作用煤层实现卸压增透作用从而防治煤与瓦斯突出等瓦斯灾害提供系统的理论基础,继而有力的保障矿井安全高效开采。本文基于前人的研究成果,应用理论分析、试验研究和数值模拟等相结合的方法主要研究了不同地应力、不同瓦斯压力及有无控制孔等多因素对爆破作用下煤体损伤和裂隙演化影响机制。首先分析了深孔控制爆破技术增透作用机理,炸药爆炸能量作用于煤岩介质上,形成压碎区和裂隙区,压碎区是由冲击波和高温高压爆生气体作用形成,裂隙区是由压缩应力波和卸载波以及爆生气体复合作用形成。计算了柱状药包爆炸荷载、岩石破坏准则及压碎区与裂隙区范围。对爆破作用下煤体裂隙演化地应力、瓦斯压力和控制孔等多因素影响机制进行分析,裂隙演化上地应力具有抑制作用,瓦斯压力具有积极作用,控制孔具有控制导向作用。其次基于煤体物理性质和力学特性(静、动力学),确定了爆破模拟煤体相似材料的组成和配比,爆破模拟煤体可以替代该类真实煤体进行爆破模拟试验。接下来,在实验室搭建了爆破作用下煤体损伤和裂隙演化相似模拟试验装置,可模拟300mm×300mm×300mm大小的煤体爆破,并设计和制作了有、无控制孔两大类爆破模拟试验模型。利用该试验装置对不同地应力、不同瓦斯压力和有无控制孔等条件下爆破模拟煤体试件在爆破作用下损伤和裂隙演化进行了试验研究,结果表明:地应力对爆炸荷载作用下煤体形成的细观损伤及裂隙具有明显的抑制和阻碍作用,电阻率损伤因子和地应力呈负幂指数关系,在地应力持续作用下电阻率损伤因子和时间呈负幂指数关系;在爆破中远区煤体中原处于平衡状态的瓦斯气体楔入爆炸荷载作用产生的扰动裂隙,促使裂隙的进一步演化;控制孔将入射应力波全部反射成拉伸波,使煤岩从自由面向里片落。最后,建立不同布孔方式(爆破孔和控制孔)的6个物理模型,借助ANSYS/LS-DYNA软件进行数值模拟,进一步研究了控制孔对爆破作用下煤体裂隙演化的影响。研究成果可以进一步认识地应力、瓦斯压力和控制孔等多因素对爆破作用下煤体损伤和裂隙演化影响机制,为深孔控制爆破技术防治煤与瓦斯突出等瓦斯灾害,提高瓦斯抽采率等工程实践提供理论依据和试验基础。