煤田火灾已成为全球性的灾难,我国煤田火区分布范围广、火灾程度严重,煤火不仅烧毁大量煤炭资源,而且严重破坏当地脆弱的生态环境。煤火向深部演化过程中,高温致使煤岩体形成热破坏裂隙,裂隙场为维持煤岩体燃烧提供了供氧及排气通道,使得火区燃烧中心沿煤层走向进一步往深部发展。井下煤体内部裂隙发育程度直接影响漏风量,从而决定了火灾的发展程度。火区裂隙主要为煤岩体原生裂隙、热破坏裂隙和烧空区应力转移引发裂隙,深部地质条件良好的煤层原生裂隙不发育,且火区发展初期烧空区应力转移引发裂隙较弱,热破坏裂隙成为火区发展的关键。因此,本文研究热损伤煤体孔裂隙发育特性及相应的渗流特性,推动对火区热破坏裂隙演化规律的认识,并对火区治理提供一定指导。本文围绕煤田火区煤体开展了单轴力学、劈裂、电镜扫描、压汞、渗流及程序升温实验,采用COMSOL5.0软件模拟了煤体温度场分布特征,结合实验研究结果分析了煤体热损伤机理,并根据采空区火灾发展过程分析了热损伤对煤自燃火灾发展的影响机制。主要研究内容和成果如下:采用新SANS微机控制电液伺服压力试验机及相应劈裂磨具开展了热损伤煤体的单轴压缩实验和劈裂实验,煤体热损伤温度范围为25℃~300℃。研究发现,高温处理后煤样的抗压强度、弹性模量、抗拉强度随温度的变化分为25℃~100℃、100℃~200℃、200℃~300℃三个特征温度区域;随着温度的升高,煤样破坏模式由劈裂破坏变为劈裂拉伸组合或剪切拉伸组合破坏。采用电镜扫描及压汞实验对热损伤后煤体孔裂隙发育特性进行了研究。研究发现,随着温度升高,煤体内部孔裂隙演化存在明显规律。随着温度升高,煤样表面孔裂隙系统发生改变。裂隙数量及长度均随温度的升高而增大,而裂隙率及裂隙宽度随温度的升高先增大后减小。300℃之前,热破裂是裂隙产生扩展的主要原因;随着温度升高,煤样表面孔隙由相互独立到逐渐连通,最后形成孔隙团,且尺寸及数量不断增加。煤样内部孔隙连通性先增后减,之后增加。随着温度升高,煤体孔隙率整体呈增加趋势。热损伤使煤体内部微孔表面变得更为粗糙,不光滑程度明显提高。采用渗流装置对热损伤后煤体进行了渗流实验研究。测试发现,在较低有效应力状态下,随着温度升高,煤样渗透率呈现先增再减,之后增大的趋势;在较高有效应力状态下,随着温度升高,煤样渗透率呈现先减小后增大的趋势。在不同温度条件下,煤样渗透率随氮气压力的升高呈现减小趋势,这是滑脱效应造成的。通过计算得出,25℃~200℃时,随着温度升高煤样的绝对渗透呈现先减小后增大的趋势,滑脱因子呈现先增大后减小的趋势,平均裂纹半径呈现先减小后增大的趋势,说明其滑脱效应先逐渐明显后逐渐减弱。通过煤样程序升温实验对热损伤后煤的氧化特性进行了研究;采用COMSOL5.0软件模拟了热量在煤体中传导时煤体温度场分布特征,结合前面章节的研究结果分析了煤体热损伤机理,并根据采空区火灾发展过程分析了其对煤自燃火灾发展过程的影响机制。通过程序升温实验发现热损伤后煤样的氧化性增强;通过数值模拟发现,升至同样的温度,第一次热损伤煤样所需时间较长,第一次热损伤和第二次热损伤煤样升至300℃时温度空间分布特征相差不大。煤体热损伤改变了煤的孔裂隙结构、力学性质及渗透特性,即改变了火区边缘的裂隙场及风流流场,从而使煤自燃火灾向深部发展。研究成果可以作为现场防火工作的参考。