我国是世界煤炭资源大国，煤炭资源和煤层气资源非常丰富。我国煤层气开发起步较晚，20世纪80年代前，矿井瓦斯主要以井下抽放为主。80年代以后，煤炭、地矿等部门正式钻探煤层气，开始了中国煤层气的开采，对我国的国民经济建设起到了巨大的推动作用。但是，由于我国的煤层渗透率普遍偏低，气井产量低且衰减快，严重制约了我国煤层气勘探开发的步伐，是目前急需解决的重要问题。目前的增产方法主要是水力压裂。由于煤层气储层和常规天然气储层不同，煤层的强度低，且天然裂缝发育。因此，研究煤层的压裂机理有利于了解并发现适合煤层的压裂方法，具有重要的现实意义。本文以国家973项目“煤层气经济开采增产机理研究”为依托，对煤层气井水力压裂裂缝扩展机理进行了分析研究。首先，应用实验的方法研究了地层条件下煤岩的力学性质和裂缝导流能力的变化，实验结果表明：深部煤层气藏，受高围压影响，煤岩变形以线性变形为主，这与低围压下浅部煤岩变形以塑性变形为主有显著区别；由于煤岩硬度较小，压裂过程中支撑剂有明显的嵌入现象，煤岩存在成粉的过程，且在低铺砂浓度下裂缝导流能力与裂缝闭合压力之间呈现明显的对数关系，在高铺砂浓度下则符合三次曲线关系。其次，应用流固耦合方法研究了裂缝在井筒壁面的起裂和裂缝在地层中的扩展规律，研究结果表明：地层孔隙压力的变化将改变地层原有地应力场的分布，地层压力变化后压裂的裂缝方位将与初始最大地应力方向不同；对于单一裂缝的扩展，存在一个临界压裂液粘度，当压裂液粘度小于此值时，裂缝宽度随压裂液粘度增大而增大，当压裂液粘度大于此值时，裂缝宽度反而随压裂液粘度增大减小；若欲一次压开多个小层并形成水平缝，且使每条裂缝的有效长度达到预定值，则存在一个裂缝间距最小值，若小于此值则无法形成有效裂缝。受煤层非均匀性的影响，压裂中可能出现井壁多点起裂。另外，应用二维模型研究了裂缝扩展中的压裂液滤失，修正了原有的一维滤失模型，提高了计算精度。研究结果丰富了煤层气压裂理论，并对现场应用具有一定的指导意义。