煤体具有结构致密、孔隙结构复杂、渗透性差的结构特征,在煤炭开采过程中常常面临着瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出、瓦斯中毒、冲击地压等矿井灾害事故。表面活性剂能够在煤体上形成定向的紧密吸附层,改变煤体物理力学性质。为了减少或避免矿井灾害事故的发生,并且能够从致密的煤层中抽采瓦斯,研究了表面活性剂作用下煤体结构损伤特性。以阜新长焰煤为研究对象,采用十二烷基硫酸钠（SDS）、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）、壬基酚聚氧乙烯醚（NP-40）对煤体进行改性实验,利用接触角实验、压汞实验、渗透率实验和单轴压缩实验分别测定表面活性剂改性前后煤体的接触角、孔隙结构、渗透率和力学强度等参数的变化;利用电镜扫描、X射线衍射和傅里叶红外光谱实验分别测定表面活性剂改性前后煤体的微观形貌、矿物组成及官能团的变化;基于第一性原理和量子化学密度泛函理论,提出了表面活性剂对煤体的改性机理,建立了表面活性剂作用下受荷载煤体结构损伤力学模型,以单轴压缩实验结果为依据验证损伤力学模型的合理性。得到的主要结论如下:（1）表面活性剂对煤体的改性实验确定了 SDS、CTAB、NP-40的最佳改性条件,改性实验以接触角为响应值,得到了表面活性剂对煤体的改性效果为SDS>CTAB>NP-40>蒸馏水;（2）经SDS、CTAB、NP-40改性后,煤体孔隙率和渗透率均增加,煤体峰值强度和弹性模量降低,煤体峰值应变增加。分析了各改性条件与力学参数之间的关系,发现峰值强度与各改性条件满足非线性关系,峰值应变与各改性条件满足非线性关系,弹性模量与各改性条件满足指数关系,且相关系数均大于0.900,即R2>0.900。（3）经SDS、CTAB、NP-40改性后,煤体结构松散,孔隙和裂隙连通性较好,煤体内部碳酸盐矿物和硫化物溶解,硅酸盐矿物重结晶,煤大分子的微晶结构完整性较差,定向排列的有序性较差,煤大分子中官能团和各种桥键较为丰富,其中羟基、脂肪烃、芳香烃、含氧官能团的含量较高。（4）基于第一性原理和密度泛函理论提出了表面活性剂对煤体的改性机理,即表面活性剂通过分子间力作用（静电作用力、范德华力、π电子极化作用）吸附在煤体上,在煤体表面和内部不断产生次生孔隙和裂隙并形成裂纹,随着表面活性剂改性条件的不断改变,裂纹不断扩展并产生新的裂纹,裂纹数量和宽度持续增加,直到裂纹贯穿整个煤体,导致煤体整体结构产生损伤。（5）建立表面活性剂作用下受荷载煤体的总损伤力学模型,从损伤力学的本质特性上分析煤体的结构损伤特性,表面活性剂改性后煤体的结构损伤可以看成两部分,一部分是表面活性剂对煤体造成的损伤,另一部分是煤体受荷载作用产生的损伤,这两部分相辅相成。表面活性剂对煤体结构造成的损伤,可以看成微细观成因在宏观上的表现,即表面活性剂吸附在煤体上产生微观结构损伤,随着改性条件的变化,微观结构损伤逐渐累积增加,到达一定程度后产生宏观损伤,表现为煤体结构破坏。该论文有图76幅,表32个,参考文献215篇。