由于浅层资源的日趋匮乏,目前中国大部分煤炭资源的开采都已逐渐进入了深部,但随着采掘深度的逐步增大,煤层所受到的地应力也逐渐上升,地质条件复杂多变。工作面煤体在开采前处于应力平衡状态,随着不同形式的采动作业的进行,工作面前方煤体的应力平衡被打破,在采动临空面附近形成应力集中区,煤体在高应力状态下容易发生破裂变形和片帮,甚至发生冲击地压和煤与瓦斯突出等动力灾害事故,严重影响矿井正常生产和井下作业人员安全。本文以工作面煤体作为研究对象,综合运用工程分析、实验研究和理论分析相结合的方法,建立ZTTS-322K多场多相耦合三轴实验系统,实验测试并分析了开挖暴露卸载煤体变形破坏的规律及工作面煤壁加载煤体变形破裂规律,主要工作及结论如下:（1）实验模拟工作面开挖,开展了初始载荷对煤体卸载破坏影响实验,揭示了初始载荷对煤体卸载变形破裂影响规律。研究发现:卸载后试样卸载面均会发生变形或破裂,初始载荷对卸载煤体表面裂隙形式、裂隙分布和力学特性等影响较大;煤体试件的破坏程度、裂隙密度和裂隙种类等随着初始载荷的增加而增加,煤体试样的变形量和变形增长率随初始载荷的增加而增加;未发生卸载破裂情况下,垂直于卸载方向的应力-应变曲线存在应力平台,不产生应力降,平台长度随初始载荷增加而增加;高初始载荷情况下试样卸载破裂会产生应力降,应力平台长度明显小于未发生脆性破坏的试件。（2）实验模拟工作面开挖,开展了卸荷速度对煤体卸载破坏影响实验,揭示了卸载速度对煤体破裂演化的影响规律。研究发现:卸荷速度对卸载煤体表面裂隙形式、裂隙分布和力学特性等影响较大。煤体试件表面的破坏程度大小与卸荷速率呈正相关关系,煤试样的变形量和变形增长率随着卸载速度的增加而增加;未发生卸载破裂情况下,应力平台长度随卸载速度增加而增加;高卸载速度情况下试样卸载破裂会产生应力降,应力平台长度明显小于未发生脆性破坏的试件;煤试样在高卸荷速度状态下更容易发生脆性破坏,低卸荷速度试样更偏向于延性变形。（3）实验模拟煤柱,开展了多方向卸载路径对煤体卸载破坏影响实验。通过对煤体外部裂隙特征进行宏观分析,破坏程度方面由大到小为:四侧应力卸荷试件、三侧应力卸荷试件、单侧应力卸荷试件、两侧对称应力卸荷试件;各个应力路径的煤试样应变由大到小排序为:四侧应力卸荷、两侧对称应力卸荷、三侧应力卸荷、单侧应力卸荷。在发生应力降的应力路径中,三侧应力卸荷应力下降最快,单侧应力卸荷次之,四侧应力卸荷最慢。在发生应力降的应力路径中,单侧应力卸荷的屈服平台最长,三侧应力卸荷次之、四侧应力卸荷最短。（4）进行了多种条件对煤体卸荷破坏影响权重分析,发现在多种条件同时作用在煤体的变形过程中,初始载荷起主导作用,卸荷速度次之,应力卸载路径的作用在三者之中最小。（5）实验模拟工作面煤壁垂直加载,开展了初始加载—水平单面卸荷—垂直应力集中对煤体破裂的影响实验,实验发现:在煤体受垂直应力持续加载后,煤体试件的破坏程度随初始载荷和卸载速度增大而增大;试件垂直加载方向产生压缩变形,水平卸载方向产生膨胀变形,试件垂直加载方向变形、卸载方向变形和峰值强度等参数随初始载荷增加而增加;试件到达峰值应力速度等参数随初始载荷增加而减小,试件到达峰值应力速度、卸载方向变形等参数随卸载速度增加而增大,试件峰值强度等参数随卸载速率的增加而减小;在初始载荷和卸载速度变量中,八面体强度准则适用性较好,可进行强度预测。研究工作及结果对于进一步认识煤矿现场工作面煤壁变形、破裂、片帮和冲击地压、煤与瓦斯突出灾害事故演化过程,有效预防工作面动力灾害、保障安全生产等具有重要作用和意义。该论文有图片59张,表格13个,参考文献110条。