煤与瓦斯突出作为矿井生产中的自然灾害,是制约煤矿安全生产和经济效益的重要因素。随着开采深度的增加,地下开采的条件和技术方法不断恶化,煤与瓦斯突出的次数和强度将会不断增加,防突问题已成为国内外学者十分关注并为此付出巨大精力和代价的研究课题。另一方面,煤层气是一种十分有用的清洁能源,且我国煤层气储量巨大,与陆上天然气资源总量相当。此外,煤层气主要成分为CH4,作为温室气体的一种,如果任意排放不加以利用,会对环境造成恶劣影响。因此,在煤炭生产过程中将抽采的瓦斯加以利用,无疑会取得安全生产、经济与环境的多赢局面。本文选择平煤集团天安煤业十二矿的己15-17200工作面为主要研究对象,针对覆岩在采动影响下的裂隙煤岩体的损伤演化与渗流耦合之间的关系进行研究,采用理论模型建立,实验室试验和数值模拟试验相结合的方法对平煤集团煤与瓦斯共采实践进行深入探讨,提出煤层开采卸压区瓦斯抽采优化设计方案,并通过现场试验进行实地验证,证明效果较好。取得成果如下:(1)平煤集团己15煤层工作面前方主要分为卸压区,应力集中区,和原岩应力区。并利用空心包体应变计法测量己15煤层瓦斯专巷的地应力状态,为后续研究提供科学依据。(2)利用含瓦斯煤热流固耦合三轴渗流试验装置进行了不同轴压,不同围压,不同瓦斯浓度的三轴渗流试验,试验结果能够有效模拟现场实际条件。建立了加卸载条件下原煤损伤演化和瓦斯渗流耦合模型,并基于BFGS法进行验证,结果表明,该模型能够有效反映卸围压原煤峰后损伤演化和瓦斯渗流规律。(3)自主研发的连续加压恒压煤岩流变试验装置,运行稳定,恒压效果好,试验结果准确。所研制的五连杆扩力系统,最大扩力可达到250倍,可解决一般恒压加载较小的缺点。并利用该设备进行了单轴稳定蠕变试验和三轴稳定蠕变试验,并建立五元件粘弹塑性蠕变损伤本构模型,经BFGS算法验证,可能够有效反映裂隙岩体蠕变损伤-渗流耦合规律。(4)由相似模型试验知直接顶和老顶岩梁破坏的主要形式均为拉破坏,并且顶板翼端产生裂纹有向中间集中相交形成裂隙拱的趋势。结合CXK6-Z钻孔成像仪对上覆岩体的破断规律进行现场观测知,煤层回采后上覆岩层形成的断裂带内破断裂隙和离层裂隙共生,其中断裂带上部以离层裂隙为主,下部以破断裂隙为主,且覆岩采动裂隙中穿层破断裂隙和岩层层面离层裂隙相互贯通,处于弯曲下沉带的岩体产生离层裂隙和层内破断裂隙几率较大,产生层间破断裂隙较少。(5)对采动卸压区瓦斯主要来源以及含量进行了分析,确定了煤层开采卸压区的主要来源包括工作面的瓦斯涌出、采空区的瓦斯涌出和邻近煤层瓦斯涌出三大类,并且得到了各类瓦斯涌出的基本表达式。煤层覆岩的卸压带和煤层底板的局部化共同组成了瓦斯运移和富集主要区域。随着工作面不断推进,瓦斯形成了一个类似裂隙拱区域的流量拱区域。流量拱区域具有明显的不对称性,靠近工作面的区域瓦斯浓度较高。(6)结合己15-17200工作面的实际地质条件,采用顺层预抽钻孔和底抽巷穿层预抽钻孔区域瓦斯抽采措施相结合的方式进行瓦斯抽采实践。在此基础上,提出利用既有瓦斯专巷条件下的煤层卸压区穿层钻孔的瓦斯抽采方式,进一步提高瓦斯抽采效率。煤与瓦斯共采效率提高效果明显,为煤与瓦斯共采模式提供了新的思路,具有重大的经济和社会价值。