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高瓦斯煤矿在闭坑后,仍然残留有大量的瓦斯气体,地下水位回弹,形成了闭坑矿井水-煤岩-瓦斯三相多组分系统,三相反应有可能带来瓦斯泄露及地下水污染风险。本文以关闭煤矿水岩气反应模拟实验系统为实验平台,模拟闭坑矿井水-煤-瓦斯相互作用过程,结合X射线荧光光谱（XRF）、X射线衍射（XRD）、场发射扫描电镜（FESEM）、高压压汞、低温液氮吸附、低温二氧化碳吸附、瓦斯等温吸附、电感耦合等离子质谱仪（ICP-MS）、离子色谱等分析测试手段,分析了三相作用下煤中元素含量、矿物含量、微观形貌、孔隙结构、瓦斯吸附特性以及地下水质变化。主要研究成果如下:（1）揭示了三相作用下煤中矿物溶解、元素释放特征与微观形貌变化。三相作用下,煤中矿物含量和元素含量发生变化。碳酸盐矿物反应最强烈,方解石矿物降低幅度最大,其表面出现了晶锥和新的晶面,白云石次之,其表面形成了新的溶蚀沟壑,因此煤中Ca和Mg元素有较高的迁移率;黏土矿物反应缓慢,长石向伊利石演化,原生伊利石向高岭石演化,绿泥石和伊利石降低幅度较小,高岭石含量上升,Na和K元素迁移率较高,Al和Si元素迁移率低;石英等矿物含量几乎未发生变化,黄铁矿表面和菱铁矿表面形成了新的混合碳酸盐矿物和石膏矿物,新矿物的生成对堵塞了孔及裂隙,P、S和Ti等元素迁移率低。CO2气体促进碳酸盐矿物的溶解,CH4和CO2两种气相反应条件下黏土矿物、氧化物和硫化物矿物变化幅度相同。（2）揭示了三相作用下煤岩孔隙结构演化特征及瓦斯吸附特性变化。三相作用下,煤样孔容均增大,寺河矿、赵庄矿和麦地掌矿煤样总比表面积减小,八矿煤样比表面积增加。煤的孔径分布未产生明显变化,煤中低于100 nm孔隙和大于30μm孔隙数量出现显著增加,高阶煤大孔孔容变化幅度最大（473.38%）,CO2气体加速了煤中孔隙的变化,且CO2气体对>30μm大孔孔隙影响大于CH4气体。三相作用下,煤中无效连通孔隙体积增加量远大于有效连通孔隙,1.7-200 nm孔径的孔隙结构无明显变化,煤样连通性改变不明显,气相条件不决定煤样孔隙连通性的变化。三相作用下,寺河矿、赵庄矿和麦地掌矿煤样吸附体积VL下降,八矿煤样VL上升,煤样PL无明显的变化规律,不同气相反应条件对煤样VL变化影响较小。三种方程都能很好的描述煤样三相反应前后瓦斯等温吸附实验数据,DA方程和BET方程对高阶煤样等温吸附实验数据的拟合精度要高于朗格缪尔方程拟合精度,朗格缪尔方程对低阶煤样拟合精度更高。（3）探讨了三相作用下闭坑矿井水水质响应以CO2为气相条件的反应过程中,pH值上升,Eh与pH值呈现负相关逐渐降低,闭坑矿井水中的HCO3-随着反应时间的增加持续增加,寺河矿和赵庄矿闭坑矿井水中SO42-含量上升,麦地掌矿和八矿闭坑矿井水中SO42-含量下降。碳酸盐矿物的溶解使得闭坑矿井水中Ca和Mg元素含量的增加,粘土矿物的溶解使得反应液中K,Na,Al和Si含量增加,CO2为气相反应条件下闭坑矿井水中常量元素含量较高。闭坑矿井水中微量元素呈现波动状变化,其中Mn和Ni元素含量超过地下水质量标准,需要加强对高瓦斯闭坑矿井水水质的监测,避免水质恶化,引发浅层地下水串层污染。该论文有图71幅,表21张,参考文献154篇