研究瓦斯在煤层中的运移规律是解决瓦斯高效抽采的重要课题之一,在煤层采取水力压裂增透措施的情况下尤为重要。本文在以郭家河煤矿1307工作面为现场基础条件上,采用了实验研究、理论分析、数值模拟及现场工业性试验等手段研究了在水力压裂条件下煤层损伤变形特征及瓦斯运移规律。研究结果显示,煤体损伤破坏性质随着加载条件的不同而不同,并且通过有效应力原理推导出在考虑孔隙水压力的前提下的煤体损伤本构方程。分析了水力压裂条件下煤层中瓦斯的运移规律,利用损伤变量修正了能够描述水力压裂条件下煤层瓦斯运移模型,利用数值模拟对该模型进行了验证,并进行了现场工程应用。论文取得了以下成果:(1)在原煤试件孔隙水压渗流实验中,随着试件轴向应变的增大,原煤渗透率呈现先减小,后增大的趋势,“U”字型能够较好地诠释渗透率的走势。渗透率在煤体到达屈服点之前一直都比较低,经过一段平缓期,过了屈服点迅速增大。在一定范围内,随着孔隙水压的增大,原煤试件被破坏地愈剧烈,通过计算得出了原煤试件弹性模量逐渐变小,而渗透率随之而增大,孔隙水压的加大对煤体渗透率具有促进作用,而且渗透率在增大的同时具有存在一个突变点,在此基础之上,利用实验数据整理出了渗透率突变前后与体应变之间的关系,而且还考察了围压对煤体渗透率、弹性模量等参数的影响。在此基础上,通过统计损伤力学相关理论推导出了损伤本构关系,本构方程所得出的应力-应变关系与三轴实验相符,证明了该本构方程的适用性。(2)在设定基本假设的前提下,水力压裂以煤体有效应力的变化为支撑,在S-D模型的基础上,利用损伤变量修正了渗透率及孔隙率模型。在此基础上揭示水力压裂条件下煤层瓦斯运移规律,将水力压裂条件下瓦斯运移分为了两个过程,即水驱替瓦斯和排水降压抽采瓦斯运移过程,并分别推导并建立瓦斯两个运移过程中的相关方程,最后给出了应力场和渗流场定解条件。(3)利用软件COMSOL Multiphysic对上述推导出的方程进行模拟,模拟结果上看,所推导的理论符合煤体孔隙水压损伤-渗流性质实验的规律,证明了该理论的适用性。同时以郭家河煤矿1307工作面为工程背景,对煤层水力压裂及排水降压瓦斯抽采过程进行了模拟研究,在此基础上,得到了瓦斯在流固耦合作用下瓦斯运移规律及煤层透气性演化规律,从模拟结果上看,较为符合一般规律。(4)以上述推导的理论和模拟结果为参考依据利用,将其对郭家河1307工作面进行现场水力压裂工程应用,利用所得结论压裂设计、瓦斯抽采布孔施工等进行指导,并在此基础之上考察了此次水力压裂影响半径,压裂后瓦斯抽采浓度和纯量,试验结果证明了所得结论的正确性和适用性,对其他的工程实践具有一定的借鉴和指导意义。