我国煤层气资源开采的难度较大,加之煤层气产业发展的时间较短,所使用的开采技术主要参考其他国家,对于煤层气开采的技术体系和相关理论理解不深,导致煤层气井产气效果不理想。此外,国外技术团队进行开发的煤层气基地存在大量低产井,这表明现有的技术手段本身具有一定的适用范围,增产、增渗效果有限,亟待开发新的工艺。基于此,本文首先着眼于我国现有煤层气开发技术体系进行了理论研究,找出了造成煤层气单井产量过低的原因,并以此为基础提出了相应的解决措施;再结合无水压裂思想下提出的超临界CO₂压裂（Sc-CO₂压裂）增渗技术,对Φ50 mm×70 mm的无烟煤试件进行了水力/Sc-CO₂压裂、压裂-渗流试验,以研究Sc-CO₂致裂煤体的压裂特征（压裂曲线、起裂压力、裂纹形态）及致裂后煤体的渗透率演化规律、增渗效果,同时与传统水力压裂进行对比。主要结论如下:（1）目前我国煤层气开采中面临的主要问题有:煤储层具有较强的吸附性,采用单一的排水降压工艺较难促使煤体中的瓦斯发生解吸;由于煤储层具有较强的非均质性和较差的可压裂性,直井水力压裂煤储层的改造范围十分有限;在常规的水基压裂施工中,耗水量较大、较强的储层污染、压裂效果较差、环境污染等问题对煤层气的开发较为不利。（2）基于上述问题,提出了以下解决方案:建议对可压裂性较差的煤层采取“以井眼的延伸代替裂纹的扩展”解决思路,采用水平钻孔代替直井,以解决裂纹扩展距离有限的问题;穿层压裂能很好的规避在煤层中较难钻取水平钻孔的问题,同时减轻储层污染（水锁效应、煤粉堵塞）,对于碎软煤储层具有较好的适用性;Sc-CO₂致裂煤体具有较低的起裂压力、较好的压裂效果以及较小的环境污染等突出优点,具有良好的应用前景。（3）在一定围压（10 MPa）,轴压为12、14、16 MPa下,Sc-CO₂压裂的起裂压力比水力压裂的分别低12.34%、13.15%、24.38%,相同的条件下压裂,Sc-CO₂更易于促使裂纹起裂扩展,且Sc-CO₂压裂释放的能量更大、影响范围更广,裂纹网络趋于一次形成。和水力压裂类似,Sc-CO₂压裂中裂纹起裂、扩展方向受到三维应力状态和层理面、原生裂隙等弱面的影响,在轴压×围压为12 MPa×10 MPa和14 MPa×10 MPa下产生了横向裂纹,而在16 MPa×10 MPa产生了纵向裂纹。（4）采用最大拉应力理论能较好的预测拉伸破坏发生时,纵向裂纹产生的临界起裂压力,但对于横向裂纹,临界起裂压力的预测结果与实际情况相差较大;基于摩尔-库伦理论推导了剪切破坏下的起裂准则,并计算了水力/Sc-CO₂压裂下横向裂纹产生的临界起裂压力,计算结果与试验结果吻合良好。（5）随着温度的升高（40⁷0℃）,Sc-CO₂的黏度逐渐降低,在相同应力条件下,致裂煤体的起裂压力也相应减小:在40℃下的平均起裂压力为14.95 MPa,在55℃下的平均起裂压力为14.36 MPa,而在70℃下的平均起裂压力为14.19 MPa。且随着温度升高,Sc-CO₂压裂压力升高到峰值的耗时越来越长。（6）表面裂纹特征表明,与其他岩石不同（页岩、砂岩）,Sc-CO₂致裂煤体形成裂纹的开度小于水力压裂;显微CT结果表明,Sc-CO₂压裂能在驱动主裂纹起裂、扩展的同时,诱发较多的次生裂纹,这使得Sc-CO₂致裂煤体后的孔裂隙率增幅（7.22%）大于水力压裂（4.27%）,Sc-CO₂压裂改造效果好于水力压裂;三维形貌扫描结果表明,Sc-CO₂致裂煤体后裂纹断面的S_a、S_z、RMS的值分别比水力压裂大31%,22%,58%,Sc-CO₂能诱发煤体内部缺陷起裂、扩展、贯通,从而形成较为粗糙的裂纹面。（7）压裂使煤体中气体渗流形式由压裂前的孔隙流转变为压裂后的孔、裂隙流,水和Sc-CO₂压裂后煤体的渗流规律大体相似:随孔隙压力的增大,渗透率先减小后小幅回升继而趋于稳定。此外,压裂后煤体的渗透率随有效应力变化规律满足负指数关系。（8）与压裂前相比,在轴压×围压为16 MPa×10 MPa下采用Sc-CO₂和水压裂后煤体的渗透率分别提高了472.0倍、34.0倍,而轴压×围压为12MPa×10 MPa下采用Sc-CO₂和水压裂后煤体的渗透率分别提高了46.5倍、19.0倍。在相同条件下,Sc-CO₂压裂增渗效果比水力压裂更好。