针对单一低渗高瓦斯煤层开采问题,采用二氧化碳相变爆破致裂增透方式,提升煤体渗透率,是实现该条件煤体安全开采的有效措施,在现场已得到广泛应用。但是,相变爆破产生冲击应力特性不同于传统炸药爆破,相关基础理论研究仍存在欠缺。为揭示二氧化碳相变爆破致裂机理及裂隙煤体增透渗流特征,开展以下研究:(1)分析了二氧化碳相变爆破起裂机理。通过对相变爆破过程中二氧化碳物理性质的分析,确定了相变爆破能量方程及体积压力等参数对其影响;分析了爆破孔在爆破冲击应力作用下受力特征及孔壁在应力波与卸载波作用下产生断裂机理。(2)揭示了二氧化碳相变爆破裂纹演化规律。采用数值模拟方法确定了相变爆破裂纹特征与随时间的扩展演化,相变爆破在煤体中形成多重裂隙和主裂隙,裂纹主要受相变爆破作用在钻孔周围产生拉应力作用。同时将炸药爆破、相变爆破和水压致裂等不同致裂方式引起的煤体损伤破坏特征采用分形方式进行对比。(3)研究了裂隙煤体增透瓦斯渗流特性。以相变爆破产生的裂隙煤体为基础,研究致裂后煤体增透及瓦斯渗透过程,煤体裂隙形成瓦斯流动的优势通道,煤体中的瓦斯向距离最近的裂隙中汇集,相变爆破煤体裂隙分布范围广,能够对整个煤体起到卸压增透作用。(4)检验了二氧化碳相变爆破致裂增透现场应用效果。高河能源E2307工作面采用相变爆破之后,在煤体中产生了多处裂隙,促进了瓦斯的解析与流动。压裂孔瓦斯抽采浓度由15%提高到了50%以上,煤体透气性系数提高了10~20倍以上,提高了瓦斯抽采效率,保障了矿井的安全生产。该论文有图55幅,表8个,参考文献131篇。