煤作为一种拥有层理结构的岩石材料,其不同层理方向上的渗透性及力学特性具有明显差异。为了进一步研究煤矿开采过程中煤岩在反复扰动作用下的力学性质、变形规律的变化以及水在煤岩中的渗透特性,并考虑煤岩的各向异性对其自身性质的影响,本文基于力学试验和渗透试验对层理煤岩进行了研究。主要工作和成果如下:(1)分别沿垂直层理和平行层理方向制作试样,并进行核磁共振试验、抗拉强度试验、劈裂试验等。试验结果表明:煤岩内孔裂隙结构以微小孔为主,平行层理试样内大孔和裂隙的连通性比垂直层理试样更高。此次试验用煤岩垂直层理方向的单轴抗压强度约为平行层理方向的1.91倍,前者的抗拉强度约为后者的3.4倍,具有明显的各向异性。(2)对两种层理方向煤岩试样开展水渗透试验,研究水在煤岩内的渗流特性。结果表明,煤岩内水渗流可用Forchheimer型非线性渗流方程描述,并拟合得到了垂直和平行层理方向的渗流参数。对比两种层理方向煤岩试样的体积流量-水力梯度曲线形态和Forchheimer公式线性项、非线性项系数发现,煤岩平行层理方向相较垂直方向更易受到惯性力作用影响而发生非线性渗流。(3)垂直和层理方向煤岩分级单轴压缩循环荷载试验的结果表明:两种层理试样的变形都可以分为压密段、弹性段、破坏变形段三个阶段;在低应力条件下煤岩弹性模量略有上升,但随着应力幅值的增大弹性模量整体呈下降趋势。此外还发现煤岩在垂直层理方向受压时以脆性破坏为主,而在平行层理方向受压时则表现出了一定的塑性破坏特征;此外,两种层理试样的损伤变量都在前几次压缩循环内迅速累积上升,之后呈平稳发展。(4)分析压缩循环荷载过程中试样泊松比和轴、横向最大应变的变化发现:试样的泊松比随荷载等级的提升而增大,随压缩循环次数的增加呈下降趋势。通过对两种层理试样压缩循环前后的各向异性程度进行分析,证明了压缩循环荷载对煤岩的各向异性有弱化作用,且该作用集中体现在前20次循环内。