深部煤岩体处于高地应力、高瓦斯压力和高地温的复杂地质赋存条件，如何准确评价深部煤岩体的力学及渗流特性，是目前实现深部煤与瓦斯共采亟待解决的科学问题。本文以立方体煤岩为主要研究对象，通过室内试验、理论分析和工程实践相结合的方法，系统分析和讨论了真三轴应力条件下煤岩的各向异性力学及渗流特性；利用自主研制的多功能真三轴流固耦合试验系统，结合三维裂隙CT扫描重构和声发射信号采集分析等方法，开展了不同裂隙形式、不同采动应力类型和不同饱水状态煤岩的真三轴各向异性力学及渗流特性的试验研究；提出了适用于真三轴应力条件的煤岩各向异性渗透率预测模型和各向异性破坏概念模型；研究了通过二氧化碳致裂技术在低渗煤层中引入人造裂隙的实际增渗效果。本文的主要研究成果如下：
　　①通过对不同层理和割理方向煤岩的单轴抗压强度、抗拉强度和抗剪强度等物理力学参数及超声响应特征进行测试，发现煤岩的物理力学参数及超声响应特征均表现出明显的各向异性。通过对煤岩内部割理裂隙特征进行宏微观分析，发现煤岩内部的割理裂隙呈网状分布，割理内部存在矿物充填，层理面、面割理和端割理近似相互垂直。面割理之间近似相互平行，分布连续，长度较大。端割理之间近似相互平行，分布不连续，长度较短。
　　②开展了真三轴应力条件下完整煤岩的各向异性渗流特性试验。完整煤岩的渗透率与中间主应力系数呈负相关关系。在构造应力主导的真三轴应力条件(?H＞?h＞?v)下，完整煤岩的渗透率减小幅度更大。水平端割理方向煤岩的渗透率在各主应力加载过程中的下降幅度最大，应力敏感性更高。建立了适用于真三轴应力条件的煤岩各向异性渗透率预测模型，其拟合效果较好。
　　③通过在立方体煤岩试件内部引入平直和粗糙人造裂隙，开展了真三轴应力条件下含人造裂隙煤岩的各向异性渗流特性试验。人造裂隙的引入会使煤岩渗透率增加约1～2个数量级，与完整煤岩相比，含人造裂隙煤岩的渗透率各向异性更大，但渗透率的各向异性次序与完整煤岩保持一致，即面割理方向渗透率>端割理方向渗透率>层理面方向渗透率。水饱和引起的煤基质膨胀会使煤岩内部的裂隙进一步发生闭合，饱水煤岩的渗透率最多可减小约1个数量级。常规三轴应力条件下测得的煤岩渗透率滞后效应较真三轴应力条件下测得的煤岩渗透率滞后效应更为明显。
　　④通过设计多种真三轴采动应力路径模拟了地下煤炭开采过程中煤岩体的不同采动应力状态，开展了真三轴应力条件下采动煤岩的各向异性力学及渗流特性试验。单向或两向水平应力的卸载会使采动煤岩在残余强度阶段的破坏更为突然，且会使应力加载过程中的谷值渗透率变大，受载破坏后的裂隙数目更多，裂隙复杂程度更大。采动煤岩破坏后的渗透率增量均保持在一个数量级以内。采动煤岩的强度具有各向异性，端割理方向采动煤岩的强度低于层理面和面割理方向采动煤岩的强度。采动煤岩的各向异性强度可以通过八面体剪应力和平均有效法向应力间的线性函数关系式进行拟合，且拟合效果较好。
　　⑤考虑现场煤层饱水影响，开展了真三轴应力条件下干燥及饱水煤岩的各向异性力学特性及破坏规律试验。干燥及饱水煤岩的破坏类型均属于Ⅰ类脆性破坏，最大主应力沿垂直层理方向加载时测得的煤岩脆性大于最大主应力沿平行面割理和端割理方向测得的煤岩脆性。干燥及饱水煤岩的破坏模式为剪切破坏或轴向劈裂-剪切复合型破坏。当最大主应力平行于端割理方向加载时，煤岩的破坏模式以剪切破坏为主。当最大主应力沿面割理方向或垂直于层理面方向加载时，煤岩的破坏模式为剪切破坏或轴向劈裂-剪切复合型破坏。借助声发射特征曲线可以较好的识别和区分干燥及饱水煤岩在真三轴应力加载破坏后的两种典型破坏模式。
　　⑥在南桐煤矿的低渗煤层运用了二氧化碳致裂增渗技术，通过在致裂孔周围布置观测孔，分析钻孔内的瓦斯抽采纯流量及浓度数据，发现二氧化碳致裂后不同观测孔内的瓦斯抽采纯流量及浓度均有不同程度的提高，且经过三周的持续抽采，各观测孔内的瓦斯抽采纯流量及浓度均未出现明显下降。二氧化碳致裂后观测孔内的平均瓦斯抽采纯流量及浓度分别增大19.25%和15.15%。二氧化碳双孔致裂引入的剪切人造裂隙可延伸至8～9m区域，在该区域附近煤岩体的瓦斯抽采效果较好。根据在实验室尺度得到的完整煤岩和含人造裂隙煤岩的各向异性渗流特性，提出了一种低渗煤层二氧化碳致裂的优化概念模型。