我国是产煤大国,丰富的煤炭资源是我国社会经济发展的重要保障。但是,煤矿的开采在给工业、民用提供燃料的同时,也带来了许多矿井灾害,煤与瓦斯突出就是其中最为严重的灾害之一。煤与瓦斯突出发生的主要原因是因为煤层中含有大量瓦斯气体,近年来,国内外学者提出注气置换驱替煤层瓦斯的方法,既可以有效降低煤层瓦斯含量,减少煤与瓦斯突出灾害,又可以将煤层瓦斯抽采利用。由于煤炭性质及赋存环境的复杂性,注气置换驱替煤层瓦斯技术尚未成熟,实际工程应用较少,目前应用最广泛的两种气体是CO2和N2,两种气体置换驱替甲烷各有利弊,二者的混合气体或可综合利弊达到更好的效果,因此研究应力作用下煤体注入混合气体置换驱替甲烷规律及机理具有重要意义。本文通过自主研发的煤岩三轴加载渗流驱替试验仪进行相同围压（1.5 MPa）、不同轴压（6 MPa、9 MPa、12 MPa、15 MPa）条件下 19.7%N2、80.3%CO2混合气体竞争吸附试验,结果表明:煤体所受应力越大,其吸附气体能力越差,虽然在应力达到屈服点（15MPa）时,煤因体积扩容,比表面积增大使得吸附量略有提高,但远不及应力对其吸附能力的抑制作用;在CO2与N2的竞争吸附能力方面,在煤屈服前阶段,随应力增大N2相对于CO2竞争吸附能力变差,而到达屈服点时,N2竞争吸附能力提高,变为12 MPa时的1.16倍;此外,吸附平衡压力增高,N2相对于CO2的竞争吸附能力也随之提高。因此,在低应力及高注气压力条件下,混合气体置换驱替煤层甲烷效果最好。以纯 CO2、80%CO2+20%N2、60%CO2+40%N2、40%CO2+60%N2、20%CO2+80%N2、纯N2六种不同组分气体为试验气体,在轴压、围压均为1.5 MPa条件下,进行混合气体置换驱替甲烷试验,结果表明:试验气体中CO2组分越高,甲烷驱替率越高,N2组分越高,煤层渗透率越高。其中,N2组分与煤层渗透率基本符合一元二次方程规律。混合气体中CO2组分较高（>60%）时,其驱替甲烷能力与纯CO2较为接近,而N2组分浓度较高（>60%）时,对煤层渗透率改善效果更好,适用于我国低渗煤层瓦斯的抽采;根据试验数据拟合出的气体组分与甲烷驱替率及煤层渗透率方程,可用于计算获得具体组分混合气体对应的30min时的驱替率及渗透率,以此衡量其置换驱替甲烷效果。通过对前人研究的煤岩渗透率模型进行修正,推导得到了基于有效应力对煤吸附性能影响的煤岩渗透率模型;在试验结果的基础上,对应力作用下混合气体置换驱替甲烷机理进行了探讨分析,CO2、N2置换驱替煤层甲烷机理不同,CO2主要是靠较强的吸附性能竞争吸附置换出煤层甲烷,N2通过气体分压促进甲烷解吸及提高煤层渗透性,促进气体携带作用驱替出煤层甲烷。应力增大会抑制置换驱替效果,单纯的置换作用在吸附解吸达到动态平衡后,甲烷即使被置换出来也很难运移出煤层,因此注气抽采煤层甲烷中驱替、携带作用占主导地位。