深部煤体的赋存环境具有“高地应力、高温、高渗透压”的“三高”特征,同时深部开采中煤岩体还具有强扰动和强时效的工程响应。“三高”特征在采掘活动中显著影响煤体渗透率的变化,而开采扰动形成的采动裂隙能够有效提高煤层渗透率。因此掌握多场耦合影响和开采扰动下深部煤体渗透率的演化规律对于防治深部煤与瓦斯突出等灾害、实现煤与瓦斯共采等技术来说至关重要。目前,煤体渗透率研究的先进成果主要集中在煤层气抽采方面,其力学边界条件、物理场变化与煤炭开采并不相同,而关于煤炭开采方面的渗透率研究较多是面向浅部煤层或单一因素影响下的渗透率变化,针对多场耦合和开采扰动下深部煤层渗透率演化规律研究略显不足。针对这一问题,本文以深部煤层工作面前方煤体为研究对象,以深部开采扰动下的采动应力路径和扰动应力-气体压力-温度耦合为控制条件,综合运用理论推导、数值模拟和室内试验的手段,对深部煤体多场耦合作用下的渗透率演化规律进行了研究。本文主要的研究结论如下:(1)改进了以往煤体渗透率模型中单轴应变和上覆载荷不变的假设,建立了两种形式的三向应力下煤体渗透率模型——指数型和立方型,结合改变轴压和围压、改变气体压力条件的渗透率实测数据验证了两种三向应力下煤体渗透率模型均具有较好的适用性,但指数型的拟合优度更高;基于此,考虑吸附解吸和损伤破裂的作用,构建了两种形式的开采扰动下考虑损伤的深部煤体渗透率模型——指数型和立方型,又结合常规三轴加载、开采扰动加卸载和气体压力改变下的渗透率实测结果证明了两种模型较好的适用性,指数型的拟合结果较立方型更贴近实测值。(2)考虑温度与扰动应力引起的耦合损伤及解吸效应,建立了开采扰动与温度耦合下的深部煤体渗透率模型,分别通过改变温度、扰动应力和温度耦合的渗透率实测结果验证出模型能够较好的反映相应试验条件的渗透率演化过程;温度与扰动应力耦合下,煤体渗透率随内膨胀应变系数的增大而增大,随热内膨胀应变系数的增大而减小。(3)将多场耦合下引起裂隙变形的因素划分为:有效应力、气体压力和温度,利用各向异性弹性理论建立了多场耦合下各向异性的深部煤体渗透率模型,并分别利用改变有效应力、改变气体压力、改变温度以及应力、气压和温度耦合下的试验结果验证了模型良好的适用性;然后基于统计损伤力学推导了各向异性的损伤本构,同时利用全微分方法给出了本构中参数的取值方式,进而建立了多场耦合下考虑损伤的各向异性深部煤体渗透率模型。(4)将煤体简化为由“煤基质桥”连接煤基质的几何结构,利用有限元软件模拟分析了多物理场中因素对内膨胀系数的影响规律。在恒定围压的边界条件下,升高孔隙压力与升高温度后煤基质的水平位移场分布相类似,煤基质位移的最大值均出现在煤体上下两端。由于煤基质桥的抵抗作用,在煤基质桥附近的煤基质水平位移均近乎为0。随着孔隙压力的升高或温度的升高,煤基质内外侧的水平位移增量均呈现非线性的增长;内膨胀系数随孔隙压力的升高呈线性下降过程,与理论反演结果相比具有良好的一致性,而随温度的升高呈指数形式的上升过程。(5)实验表明平煤矿区的深部煤体在保护层开采方式应力路径下的峰值抗压强度范围在47.67~52.53 MPa,相应的应力集中系数范围在1.907~2.101之间;深部煤体的峰值强度和峰值应变均随着气体压差的升高而降低;采动应力加卸载后煤体的破坏模式以剪切破坏为主。由于采动应力路径中原岩应力的恢复过程,试验初始时刻深部煤体渗透率较低,处在1× 10-18 m2的数量级;采动应力路径下深部煤体渗透率的演化过程呈现先缓慢升高、峰值后骤然上升的变化趋势。