煤与瓦斯突出是威胁煤矿安全的严重灾害。随着采深的增加，多场耦合作用复杂，原有系统结构改变，煤与瓦斯突出的可能性和强度大大增加。机理不清导致突出仍是世界范围内的煤矿矿井生产过程中严重的自然灾害。基于采矿学、岩体力学、多尺度动力学和渗流力学等多学科理论，采用室内实验、理论研究和数值分析相结合的方法，通过宏、细观实验观测和分析煤岩体受应力场作用后破坏破碎全过程，得到煤岩逾渗转变基本参数与环境参数关系，获得煤岩体内部细观结构演化全过程的CT图片，研究煤与瓦斯突出潜伏、发生阶段逾渗转变的条件和判据，考虑煤体逾渗演化规律，分阶段考虑煤与瓦斯突出的演化全过程，揭示煤与瓦斯突出的逾渗机理。取得的主要研究成果如下：通过设备改装，在实验室进行了应力和温度条件下含瓦斯煤的物理力学特性实验。实验结果显示，含瓦斯煤峰值强度随瓦斯含量的增加而降低；弹性模量随瓦斯含量增加而降低；渗透性随瓦斯含量的增加而减少，但温度的改变将对渗透率造成新的影响。实验结果从不同角度说明瓦斯对煤体会产生各种宏观作用，这些作用主要是通过压力、温度、瓦斯压力等对煤体孔、裂隙的发生和发展而实现。介绍了煤体的孔隙、裂隙结构特征，分析了孔隙、裂隙的分类，研究方法，模型，孔径分布，煤阶以及渗透率的关联。阐明煤体的分形特征取决于孔隙、裂隙的非均质分布。而对孔裂隙进行研究只采用宏观方法不够，应采用CT高精度扫描实时条件下煤体孔隙、裂隙发生、发展过程，对煤与瓦斯突出细观机理进行分析研究。通过材料和结构的研究，成功研制了适用于微型圆柱形煤岩试件单轴抗压强度测定的细观煤岩损伤破坏试验机，该试验机可与三维显微CT耦合使用，观测试件内部的裂纹扩展和破坏规律。这个首创的试验机填补了细观研究领域的部分空白，实现了如实反映微型煤岩试件加载过程中的各个变形阶段，得出的结论可深化煤岩破坏规律的相关理论。利用自行设计的细观煤岩损伤破坏试验机，与CT系统耦合使用进行了单轴实时荷载作用下煤体损伤破坏的CT扫描实验。实验结果证明在线弹性阶段，煤体内部已出现微裂隙；在屈服阶段，煤体内部原有微裂隙明显扩大，新的裂隙产生；峰值强度后，煤体内部孔隙、裂隙大片连通，实验结果揭示随着应力—应变阶段的改变，煤体内部各剖面孔隙率持续增加，关联长度呈现先增大后减少在大幅增大的规律，对主裂缝的发展进行了描述，阐述了煤体内部孔、裂隙的发生有利于逾渗转变的发生。系统进行了二维、三维煤体逾渗过程及规律研究。结果显示：由于煤中孔隙分布的不均匀性，在逾渗转变之前，最大孔隙团的膨胀速度远远大于理想模型，发生逾渗转变的阈值点普遍小于理想模型的结果，这就大大地降低了煤体发生逾渗转变的难度。阈值和关联长度的变化规律说明煤体内部主裂隙从发生到发展完成会使得煤体发生逾渗转变的程度大幅增强。三维煤体逾渗过程分析结果表明：主裂隙带区域孔隙点数随着全应力—应变阶段的改变而增大。煤体内部最大连通团受应力作用由原生孔隙发达区域向新裂隙转移，最终扩展至与主裂隙汇合，形成逾渗团。煤体内部裂隙的发育会避开高密度矸石区，但会挤压矸石区，缩小其区域范围。裂隙起始位置常为孔隙裂隙发达区，逾渗参数变化规律与其他位置不同。对结果进行分析发现裂隙的产生导致煤体破坏提前，逾渗概率增大；而且逾渗现象会增加连通的孔隙与裂隙，使瓦斯得以汇聚，主裂缝发生区即为逾渗转变高危区和煤岩失稳高危区，发生突出可能性较大。将煤与瓦斯突出视为一个力学过程。分为孕育、潜伏、发生、发展和终止五个阶段进行分析。被吸附的瓦斯对煤体本身的蚀损完成了孕育过程。地应力和外界扰动使得孔裂隙发展，煤体孔隙率突破阈值，逾渗现象发生，瓦斯集结完成潜伏过程。逾渗转变后，外界扰动导致煤体失稳，能量释放，突出发生。层裂、粉化交替作用，突出逐步发展。破碎粉煤遮盖孔洞壁，突出终止。本文研究的煤与瓦斯突出的逾渗机理有利于搞清煤与瓦斯突出的机理，从而建立煤与瓦斯突出发生的判据，形成发生的理论，指导煤与瓦斯突出技术的研究和实施，为减轻和避免突出灾害的发生，保证煤炭安全生产，避免造成人员的伤亡有较大实际价值。