软煤是原生煤在构造应力的作用下发生严重破坏的产物,软煤的瓦斯解吸率、抽采率低,导致大部分煤与瓦斯突出事故发生在有软煤发育的地方。对软煤采取压裂、增透措施后,虽然在一定程度上提高了渗透率,但是仍然存在着瓦斯涌出量衰减快,瓦斯治理达标周期长等特点。采用煤层注水措施时,水分在煤体内流动过程包括渗透的过程及自发渗吸的过程。渗透的过程时间短、范围不大、湿润效果差,该过程主要驱替游离瓦斯,驱替量呈现很快的衰减性。因此,如何提高吸附态瓦斯向游离态的转变率至关重要。自发渗吸过程中水与瓦斯发生相互作用,且自发渗吸的过程是一个有效的湿润过程,具有持续时间长、均匀湿润煤体、提高湿润效果的特点。当注水孔的布孔间距不合理时,易造成湿润空白带、瓦斯治理空白带及隐藏瓦斯灾害隐患。自发渗吸过程中水分在煤体内运移的距离对于指导压裂参数、确定合理的布孔间距和裂缝密度具有重要的意义。目前,关于自发渗吸过程中水分在煤体内的运移距离与孔隙压力、孔隙特性相互作用机制不清楚;自发渗吸过程瓦斯的置换效应的程度也与孔隙压力、孔隙特性紧密相关。为揭示自发渗吸过程中水分的运移距离、瓦斯的置换效应与孔隙压力、孔隙特性的相互作用机制,本文自主研发了一套“受载含瓦斯煤自发渗吸试验平台”,开展了非吸附性/吸附性多孔介质的自发渗吸高度试验,发现了吸附性多孔介质自发渗吸的迟滞效应;开展了不同气体压力、受载应力、外加水分条件下煤样的自发渗吸及等压解吸试验,定量分析了受载煤体中自发渗吸高度的变化规律及对瓦斯的置换效应;基于迟滞效应构建了煤的等效物理结构模型,采用量纲分析理论、无因次的处理方法,探析了自发渗吸过程中水分的运移距离、瓦斯的置换效应分别与孔隙压力、孔隙特性的相互作用机理。本文的主要结论如下:（1）预压后试样的孔隙率、渗透率与受载应力呈负指数的关系;由于气体的Klinkenberg效应,受载试样的渗透率与进气压力之间也符合负指数函数关系。不同受载应力（0MPa～15MPa）下,受载应力（准静态加载）对煤体微小孔的孔容、比表面积影响较小,且对煤的瓦斯吸附量影响不大。（2）电阻率法与显色指示剂法所测试的渗吸高度值基本一致,相对误差在-4.2%～5.8%之间,表明电阻率突变法可用于渗吸高度的测试研究;通过对比分析受载河沙、重塑煤体的自发渗吸高度试验结果及单根毛细管自发渗吸高度理论计算结果,发现吸附性多孔介质自发渗吸过程中存在迟滞效应。（3）基于吸附性多孔介质自发渗吸的迟滞效应,构建了煤的等效物理结构模型;采用量纲分析方法,导出了受载煤自发渗吸高度理论模型;采用Comit模型理论计算了等效物理结构模型中竖向毛细管的迂曲度,其与受载应力正相关;采用KC方程数值反演并建立了孔隙率与平均毛细管孔径的数学模型。（4）等压渗吸的过程中,受载不含/含瓦斯煤的自发渗吸高度随着渗吸时间先是快速增加,而后是缓慢增加;不含瓦斯煤体受载应力越大,竖向毛细管的平均孔径越小,其渗吸高度越大;等压渗吸过程中,同一受载应力条件下,含瓦斯煤的自发渗吸高度大于不含瓦斯煤的自发渗吸高度,吸附平衡压力越大,煤样的自发渗吸高度越大;一端封闭的毛细管及两端开放且从两端同时扩散的毛细管在渗吸过程中均存在封堵效应;基于无因次的处理方法定量分析了一端封闭的毛细管自发渗吸存在的封堵效应,毛细管周围的气体压力越大,封堵效应越明显。（5）受载含瓦斯煤自发渗吸过程中,充分供水条件下的累积瓦斯置换量及累积瓦斯置换率大于定量加水条件下的累积瓦斯置换量及累积瓦斯置换率;采用分子模拟软件,基于能量最小化原则计算并揭示了甲烷分子主要以正三角锥的形式吸附在煤分子附近,水分子主要以两个氢原子向下、氧原子向上的方式吸附在煤分子附近;煤孔隙表面对水分子的吸附势阱大于对甲烷分子的吸附势阱,水分子的吸附势阱的距离小于对甲烷分子的吸附势阱距离。（6）充分供水条件下,累积瓦斯置换量、置换率与时间均满足Langmuir的函数关系;累积瓦斯置换量与吸附平衡压力正相关,累积瓦斯置换率与吸附平衡压力负相关;累积瓦斯置换量、置换率与受载应力正相关;在实际工程应用中煤层瓦斯压力低的渗吸效果将优于煤层瓦斯压力高的煤层;基于无因次的处理方法建立了受载煤样自发渗吸相对置换程度的归一化模型,结合相似准则可预测和评价井下煤层或其它尺寸煤体在任意时间的相对置换程度。（7）采用静压注水自发渗吸技术治理煤层瓦斯时,自发渗吸的过程提高了吸附态瓦斯向游离态瓦斯的转变率,进而增大了游离瓦斯含量;采用注水渗吸方法治理低渗透软煤层瓦斯时,注水孔周边需要施工抽采孔,及时将渗吸过程产生的游离瓦斯排出,防止注水孔周围形成高压瓦斯带;对于低渗透硬煤层而言,可将压裂技术先行,静压注水渗吸及瓦斯抽采技术作为补充治理煤层瓦斯。该论文有图103幅,表23个,参考文献155篇。