我国煤炭赋存普遍具有低渗透的特征,对煤层增透技术的研究一直是研究热点。液态CO₂预裂爆破作为一种新兴的增透技术,不仅设备简单,易于运输,而且操作可靠,爆破压力可控。操作过程中无明火、CO气体的产生,安全性较高,综合成本也较低,在改善煤层渗透性上发挥更大作用,本文将对液态CO₂爆破及致裂机理进行研究,使该技术在矿山安全生产中得到更好的应用。本文对液态二氧化碳热力学性质进行了探讨,确定了液态二氧化碳预裂爆破爆轰波初始参数:初始压力p₀、初始质点速度₀、初始波速₀。结合爆破动力学理论,研究了应力波在煤体内传播、反射、透射规律和特点。依据材料力学和损伤力学,研究了爆破应力波在煤体内引起的粉碎圈和裂隙圈机理及范围,并且确定了高压二氧化碳气体和瓦斯气体对裂纹的扩展模型,给出了复合型裂纹的扩展准则。采用CT显微成像技术,对距预裂孔不同位置处的煤样进行电子计算机断层扫描成像。通过Photoshop固定色阶阀值统计学分析,比较直观地反映出液态二氧化碳预裂爆破技术对煤体孔隙裂隙体系的影响,统计结果看出,距爆破点4m处特征裂隙比原来增长了一倍。利用ANSYS Explicit Dynamics瞬态动力学分析方法,建立了液态二氧化碳爆破数值模型和预裂增透试验模型。通过数值模拟的方法,研究了液态二氧化碳预裂爆破在煤体内引起的应力扰动过程,得出了预裂孔间距为8m时,裂隙发展比较充分,有好的预裂效果。最后,在矿井工作面正巷进行预裂增透现场试验,发现采用液态二氧化碳增透技术后,不仅节约了40%的钻孔工程量,而且抽采效果良好。预裂后的工作面支管路日平均单孔抽采量为0.008 m³/min,比未预裂的工作面支管路日平均单孔抽采量0.003 m³/min提高了1.67倍;瓦斯单孔平均抽采体积分数为46.8%,比未预裂孔的23.1%提高了1.03倍。