传统的煤层注水预湿煤体在矿井粉尘、冲击地压等灾害防治方面具有较好的综合治理效果,然而,随着煤炭资源开采深度的逐年增加,深部复杂的地质环境使得煤层注水工作面临着高地应力、低孔隙率、难渗透等新问题,进而导致深部煤层注水压力增加,注水流量降低,湿润效果欠佳等状况,严重制约了煤层注水的防灾减灾效果。目前,低透煤岩的增透研究主要集中在高压水力致裂、卸压增透等方面,对于交变水压作用下煤岩结构的疲劳损伤,尤其是交变水压力、波形、波幅等对煤岩损伤破坏与渗流演化规律尚缺乏系统研究。为此,针对煤层注水在深部低透煤层应用中遇到的高地应力、低孔隙率、难渗透等突出问题,本文以试验研究、理论分析为主要手段,利用低于煤岩正常起裂压力的水压,对煤岩进行交变水压作用下煤岩结构演化与渗流响应机制研究,实现低透煤层的有效致裂增透,促进压力水在煤体中的渗流与赋水润湿,提高煤层注水技术在深部资源开采中的灾害防治效果、保障矿井安全生产。首先,利用自主研发的岩石多场耦合渗流与增透实验系统,在不同围压、轴压状态下,孔隙水压分别采用恒压和矩形波两种孔隙水压作用形式,进行应力-交变强化注水损伤渗流试验,研究表明恒定孔隙水压并不会改善煤岩渗透性能,煤岩所处的应力环境对煤岩渗透性能的改变起主导地位;而在高应力状态下,循环交变水压促进煤岩初始损伤演化的发展,扩展了弱破裂面,产生局部疲劳损伤。而后,在一定应力条件下,对煤岩在不同波幅、上下峰值及不同循环次数的交变水压条件下进行宏观流固耦合试验,分析了不同交变水压参数变化对煤岩应力、应变、渗透性能的影响,研究结果表明循环交变水压对煤岩有一定的破坏作用,且这种破坏具有累积性。当循环次数达到1000次时,煤岩强度极限远低于50次交变水压循环。此外,交变水压波幅越高,对煤岩内部产生的作用力较大,煤岩产生更多的损伤。最后,在理论与试验研究的基础上,从有效应力原理出发,深入分析水压交变循环过程中煤岩宏观形变特性,建立结构损伤参数,分析其与疲劳破坏过程的对应关系,探究交变水压、煤岩宏观结构损伤、渗流演化间的匹配关系,研究结果表明煤岩有效应力、宏细观结构损伤与渗流之间存在一定的动态响应机制,循环交变注水可以增强煤岩的渗透率应力敏感性和应变应力敏感性。