矿井瓦斯灾害与防治是煤矿生产面临的重大难题。从细观力学试验出发,研究含瓦斯煤体的细观变形及破坏过程是揭示煤与瓦斯突出机理,探索相应防治措施的新尝试。本文以含瓦斯煤体作为研究对象,将数字图像处理技术、细观力学试验、理论分析和数值模拟作为手段,围绕瓦斯作用下煤体宏-细观损伤的试验设备研制与试验规律探究开展了各项工作。本文的主要内容包括以下几点:首先,基于数字图像处理的相关技术及方法,针对煤体低灰度对比度的特点,提出了煤体细观图像处理步骤及方法:利用MATLAB软件中图像处理相关工具,通过编程对煤体图像处理进行了处理,采用图像增强对图像进行了预处理,利用灰度多阈值分割和边缘检测算法对图像进行分割,然后采用形态学处理对裂纹图像进行了修复,再对裂纹特征参数进行提取。第二,自行研制含瓦斯煤体细观力学试验系统,该试验系统包括加载系统、充瓦斯系统、细观观测等系统,能够进行不同受力状态、不同瓦斯压力条件下煤体细观力学试验。同时,采用动态显微观测手段获得试样表面裂纹变化的实时图像。第三,采用研制的试验系统开展了含瓦斯煤体细观力学试验,进行了煤体常规单轴、三轴和含不同压力瓦斯作用下的三轴细观力学试验,记录了煤体全应力-应变过程并根据应力-应变曲线把煤体变形过程划分为五个阶段,得到了处于各个阶段煤体损伤图像。根据煤体变形破坏图像,分析得出了煤体破坏形式,以及裂纹参数变化规律。第四,采用岩石断裂力学格里菲斯理论和修正的格里菲斯理论对煤体断裂破坏进行了理论分析,得出了含瓦斯煤体典型的张开型和闭合型裂纹起裂、扩展条件。最后,利用RFPA数值模拟软件对试验所做煤体试件进行了细观破裂过程模拟。将数字图像处理煤体表面得到的初始损伤参数引入所建立的模型中,得到了相应受力状态下的裂纹起裂、扩展破坏过程。通过与试验破裂过程对比分析,发现数值模拟的结果与试验结果基本吻合。同时,还对高围压和高瓦斯压力条件下具有典型裂纹试件进行了模拟,探索了瓦斯及围压对煤体细观破裂过程的影响。