沁水盆地柿庄北地区二叠系山西组3群煤层埋深较大,纵向和横向上均稳定分布,为煤层气勘探热点之一。对于深部煤层而言,裂缝的广泛发育可使深部煤层成为煤层气的优质储层,而高阶煤层渗透率非均质性主要受构造裂缝的影响,所以定量预测构造裂缝在深部煤层气勘探开发方面意义重大。　　 通过综合分析构造形迹、构造演化史及裂缝充填物,认为柿庄北地区3＃煤层的主造缝期为燕山期。根据研究区构造形迹确定燕山期主压应力为东西向,并通过应力变量组合法及古应力场数值模拟标准确定等效古应力组合大小。燕山期煤层古应力场模拟结果显示:最小主应力高值区主要分布在向斜翼部及断层地区,低值区分布在背斜轴部及向斜核部地区,南北向;中间主应力高值区在背斜轴部地区,低值区位于中央向斜带及断层地区,铅垂方向;最大主应力高值区位于向斜及断层地区,低值区位于背斜轴部,东西方向;最大主应力与最小主应力差值比与之相对应的XY面剪应力大1～3个数量级。结合煤层力学性质和燕山期地应力状态,确定煤层构造裂缝产生遵循库伦.摩尔剪破裂准则。根据破裂公式中剪应力和正应力相对大小,认为煤层构造裂缝产生主要受最大主应力与最小主应力差值的控制。　　 在岩心产状法定向基础上,通过岩心声速实验确定现今水平最大主应力及水平最小主应力的方向,并根据岩样声发射实验确定水平构造应力的大小。现今应力场模拟结果显示:三个主应力分布规律相似,在背斜轴部等构造高部位地区存在低值区,向斜轴部等构造低部位地区存在高值区,等值线走向近南北向。由此可见,煤层围压及相关主应力差较小,不可能产生新裂缝,现今应力场只对原始裂缝起改造的作用。　　 本文以裂缝开度为纽带,建立古、今应力场下应力、应变与裂缝参数的定量关系,在古、今应力场数值模拟基础上,获得构造裂缝参数的定量输出。结果显示:裂缝开度、孔隙度及渗透率分布规律相似,分带性明显,高值区分布在背斜轴部等高构造部位,低值区分布在向斜轴部等低构造部位,裂缝线密度分布规律恰好相反;渗透率各向异性明显,铅垂方向最大,东西向次之,南北向最小;裂缝孔隙度、渗透率和裂缝开度相关性较高。本论文建立了完善的煤层构造裂缝的定量预测研究方法和思路,对于深部煤层气的勘探开发具有指导意义。