针对瓦斯吸附和解吸引起煤体变形的各向异性问题,利用自主研制搭建的吸附/解吸变形试验平台,以含氮气煤体为研究对象,采用实验室模拟试验和理论分析的方法,研究了不同条件下煤的吸附/解吸变形各向异性特征,并初步分析了煤的吸附膨胀变形机理。通过本文的试验研究,揭示了不同条件下煤的吸附/解吸变形各向异性规律,更加精确地计算出煤体吸附/解吸变形值,为煤层的突出危险性鉴定提供了非常重要的参考指标。本文的研究成果如下:(1)利用自主研制搭建的吸附/解吸变形试验平台开展了鹤壁贫瘦煤在不同氮气压力下的吸附/解吸变形试验。试验结果表明,煤体吸附/解吸变形呈各向异性,垂直层理方向变形量最大,平行层理垂直面割理方向次之,平行层理垂直端割理方向最小。煤体吸附解吸变形过程中,气体压力越大,变形量就越大。随着气体压力的逐渐增加,在平行层理上,垂直面割理方向与垂直端割理方向的应变值之比逐渐减小,各向异性特征有所减弱。不同氮气压力下的煤样吸附解吸过程具有相同的规律,即先后经历抽真空收缩变形阶段、充气瞬间压缩变形阶段、弹性恢复变形阶段、吸附膨胀变形阶段、卸压膨胀变形阶段、弹性恢复变形阶段和解吸收缩变形阶段。(2)对比分析不同煤级、不同温度下吸附过程的变形规律,发现无烟煤比贫瘦煤吸附气体后表现的各向异性更为显著。煤吸附气体的变形量随着温度的升高,先升高后降低。由于温度的升高,煤体比表面积开始增加以及气体分子碰撞煤体表面的频率增加,从而气体吸附量增加,煤体变形量增大。伴随着温度的不断升高,气体分子的动能不断增大,以至于吸附态的气体分子有足够的能量能够摆脱煤基质的束缚而变回游离态,引起煤体变形量减小。(3)煤体的吸附/解吸是一个不可逆的过程,在不同气体压力下煤体吸附/解吸后均存在一定的残余变形,气体压力越大,残余变形量越大,且与气体压力呈现线性关系。