石门揭煤过程中围岩的力学特征,是一个及其复杂和富有挑战性的研究课题,是力学、材料和工程等学科的研究热点和难点之一。在石门揭煤过程中,由含瓦斯煤岩破坏而导致的煤与瓦斯突出,是煤炭开采过程中一种复杂的工程诱发灾害,是保证煤矿安全正常生产和矿业发展亟待解决的重大问题之一。因此,作为含瓦斯煤岩突出机理研究的理论基础,研究巷道围岩的力学特征,研究含瓦斯煤岩破裂过程中瓦斯气体与煤岩固体的耦合作用机理,对于人们进一步深入认识石门揭煤过程中含瓦斯煤岩的突出机理并进而采取相应的防治措施具有重要的理论意义和工程实用价值。实验室试验和现场测试作为研究含瓦斯煤岩破坏过程最为直接的手段,对其破坏过程方面研究的发展起了决定性作用。然而,由于受人力、物力、财力和安全等因素的制约,含瓦斯煤岩的破坏试验,渗流演化试验和现场测试工作往往受到限制。理论解析通过对材料进行简化,运用数学和力学等研究方法,对其破坏过程的应力与应变关系,透气性与压力关系及诱发的声发射等进行解析,为研究含瓦斯煤岩的力学特征提供了重要途径。然而,限于目前数学、力学等的发展水平,解析方法还难以解析煤岩材料内部微破裂之间以及煤岩破裂过程中瓦斯气体与煤岩固体的耦合作用问题。数值方法为研究含瓦斯煤岩的破坏过程提供了重要手段。基于煤岩材料的细观结构特征和细观基元的本构关系,将统计随机分布理论和计算力学相结合,可实现对石门揭煤过程中围岩的力学特征分析;细观损伤力学由于对材料的“损伤”赋予了真实的几何形象和具有力学意义的损伤演化方程,为研究石门揭煤过程中围岩力学特征提供了力学理论基础;而煤层瓦斯渗流力学理论的迅猛发展又可实现对煤岩变形破裂过程中煤层瓦斯流动的仿真模拟。此外,计算机硬件及计算力学的飞速发展,为从细观结构层次上研究研究石门揭煤过程中围岩力学特征提供了强有力的数值计算工具。因此,本文首先从煤岩材料的细观结构和渗流特征出发,采用Weibull随机统计分布理论引入材料的非均匀性,提出了细观基元的弹性损伤本构关系,同时,考虑煤岩损伤演化过程中透气性的变化,引入煤岩透气系数—应力作用方程,在此基础上,考虑煤岩损伤过程的时间因素影响,引入细观基元蠕变损伤本构方程,分析石门向煤层步步推进时的地应力、瓦斯压力以及煤岩力学性质等综合作用下诱发煤岩突出破裂过程中应力场、变形场和声发射的演化过程。其次,应用岩石破裂固气耦合RFPA^2D-Flow数值系统对石门揭煤诱发的煤与瓦斯突出从裂纹诱发、扩展、贯通到抛出的突出全过程进行了系统的模拟研究,分析了地应力、瓦斯压力以及煤岩力学性质等综合作用下诱发煤岩突出破裂过程中应力场、变形场、渗流场以及声发射的演化过程进行了模拟研究。此外,有针对性地研究了煤体发生突出的条件。假定其它参数值不变,仅改变煤层中的瓦斯压力,对石门揭煤时煤与瓦斯突出情况进行模拟,模拟结果揭示出有效降低煤层中的瓦斯压力是防止煤与瓦斯突出的有效途径之一。