保护层开采是防治煤与瓦斯突出最主要且高效的手段之一。保护层开采过后,被保护层顶底板和煤层组成的煤岩组合体结构受采动影响的裂隙发育演化情况决定着被保护层卸压瓦斯流通的效果。因此,开展煤岩组合体声发射特性及裂隙扩展规律试验研究对探索被保护层采动裂隙演化机理和卸压瓦斯运移规律具有重要意义。(1)以山西和顺天池能源有限责任公司矿井煤层地质条件为基础,建立三种不同类型煤岩组合体模型,并推导出煤岩组合体的相似准则作为理论指导。在此基础上通过类岩石、型煤材料配比先导试验,得到不同配比类岩石、型煤材料的物理力学特性参数。最终按照原型基础参数要求挑选合适的配比,制作不同类型的煤岩组合体试件。(2)利用DYD-10万能试验机、声发射系统、双高清摄像系统开展不同类型煤岩组合体单轴压缩力学特性、声发射特性及裂隙演化规律试验,得到不同类型煤岩组合体全应力-应变曲线及最终破坏形态,分析探讨三种组合形式对煤岩组合体的抗压强度、弹性模量、纵波波速等力学特征参数的影响,得到不同类型煤岩组合体的力学变化特性。(3)针对试验结果重点分析了不同类型煤岩组合体单轴应力状态下的声发射特征,选取声发射振铃计数、累计振铃计数、能量、累计能量、幅值五个声发射特征参数进行重点讨论,分析单轴压缩过程中应力、裂隙发育状态及声发射特征参数之间的联系,揭示三种不同类型煤岩组合体的声发射变化特征。(4)针对试验结果,得到不同类型煤岩组合体全应力-应变曲线及裂隙扩展过程,并对三种类型煤岩组合体主裂隙特征参数:主裂隙扩展时间、主裂隙长度、主裂隙平均扩展速率进行分析探讨,最终揭示不同类型煤岩组合体的裂隙扩展规律。通过以上研究,采用物理相似模拟方法实现了煤岩组合体的标准化制作,在此基础上获得了三种不同类型煤岩组合体的单轴压缩力学、声发射特性及裂隙扩展规律,为保护层开采机理研究奠定了一定基础。