沁水盆地北部新元矿区3号煤层构造煤体较发育,生产过程中易发生煤与瓦斯突出灾害。目前,新元煤矿在巷道掘进前主要采用井下水力造穴和气相压裂等强化瓦斯抽采技术作为消突措施,但是这种局部瓦斯治理技术工程量较大,施工周期长,成本高,而且和巷道掘进不能同时进行,严重影响了掘进和煤矿生产效率。通过地面大型水力压裂的工程实践,有效降低了煤层瓦斯突出风险,大幅提高了巷道掘进效率,为松软破碎煤层瓦斯治理开辟了一种新的途径。然而,研究区煤层裂隙空间展布非均质性强,煤层垂向上煤体结构较为复杂,目前关于裂隙系统发育的宏观特征及其对水力压裂裂缝扩展影响的研究不够深入,特别是缺乏大型水力压裂煤层消突的工程实践与研究。本研究重点围绕水力压裂导流通道开展了煤层天然裂隙识别、压裂裂缝扩展机制分析、流体高阻体表征及压裂参数优化等方面的工作。煤层天然裂隙系统及压裂裂缝为水力压裂的主要导流通道,通过井下实测解剖及室内实验从多尺度对天然裂隙的空间特征进行了综合识别,建立了煤层大裂隙系统和煤体结构空间配置模型。煤层外生裂隙发育优势方位为NNE向和NW向,构造煤分层主要位于煤层的中下部,微裂隙的变形程度受到煤体结构的控制。研究发现地表节理方位和规模与煤层裂隙方位和密度间具有良好的对应关系,从而提出了基于地表节理预测煤层裂隙发育特征的新方法。通过掘进工作面开挖,对煤层气井压裂支撑裂缝进行切片式连续跟踪观测,获取了水平、倒“T”形、非对称“工”形等复杂水力裂缝形态类型及其成因,研究了天然裂缝对压裂裂缝扩展的影响。基于水力压裂消突效果,首次提出与导流通道相对立的、对压裂裂缝扩展和压裂液滤失具有阻碍作用的流体高阻体概念。其中构造煤高阻体,压裂裂缝容易开启但是延伸较短,不利于流体大范围扩散;断层高阻体容易使流体发生转向,导致压裂裂缝沿着断层面进行扩展。根据压裂施工曲线从注入液量和能量角度诊断出断层高阻体在流体转向后其导流能力大幅增加。为削减流体高阻体,提出大排量大液量、辅以转向剂和渗透剂的压裂技术措施,并且在现场试验中取得了良好的消突效果,压后钻孔瓦斯抽采量成倍提高。本研究首次阐明了大型水力压裂条件下导流通道和高阻体的空间关系与流体作用关系,为优化压裂施工参数进而服务特定目标奠定了科学基础。对于区域性煤矿瓦斯治理而言,大型水力压裂开创了除保护层开采和本煤层瓦斯抽采之外的一种全新的煤层消突工程技术途径。对于水力压裂技术而言,通过对新增服务对象的不断验证,可以有效促进水力压裂技术的进步升级,更好地服务于其他非常油气开发。