瓦斯抽采不仅可消除矿井瓦斯灾害、减少湿室气体排放,还能使瓦斯作为优质能源加以利用,但我国绝大多数矿区煤层透气性差,増透技术成为瓶颈问题。大型压裂设各在井下受限的空间内很难使用,且单一钻化压裂布置裂纹扩展方向及范围不可控制,各种破坏类型煤体水力压裂机理尚需进一步研究,压裂、抽采后煤层气产能预测技术也不能满足需求。若能使小型化设备结合新的压裂工艺,掌握并控制裂纹的扩展方向与范围,则使水力皮裂技术在井下大面积推广应用成为可能。本文提出了"点’式定向水力足裂的思路,首先将压裂作用"面"改办‘点",分多点、多次实施。在顺应裂纹扩展规律前提下,采用控制孔、辅助压裂孔引导裂纹向预定方向扩展,形成更经济胁‘点"式定向压裂工艺,并研制了小型化胁‘点"式水力压裂高压水粟、专用封孔器等配套装备。从不同破坏类型煤体结构、力学性质出发,用断裂力学的方法研究了煤层起裂的水压力条件。用数值模拟与分析的方法研究了地应力、原生裂隙、煤岩界面等自然因素对裂纹扩展方向的影响规律。研究了钻孔的"松动圈"效应,将以此为原理的控制孔应用到水力压裂中,引导裂纹扩展。又将渗透性煤岩体孔隙皮力作用下裂纹渐进扩展的力学机制应用到煤层水力压裂措施中,用辅助压裂孔实现了定向压裂,并阐述了"点"式皮裂以及水力疏松的基本原理。从渗流耦合角度出发,应用岩石破裂过程的渗流-损伤禪合作用分析系统RFPA2D-flow软件、RFPA3D-flow软件,以鸡西城山矿4#煤层为实例,对顺层孔、穿煤层孔"点"式定向水力压裂分别进行了数值试验,模拟了三维空间内兰向应力与水压共同作用下,裂纹的扩展情况以及裂缝面空间形态,对控制孔、辅助压裂孔的作用机理与效果做了进一步的分析。掲示了煤层裂隙的萌生、发展直至贯通的整个过程,并对剪应力、水压力、水流量分布演化规律进行研究。根据煤层与围岩的自然条件设计了压裂参数,进行了"点"式定向压裂工艺与配套装备的顺煤层钻孔现场试验,进行了单化压裂、多化压裂(带控制钻孔)的对比。分析了水皮力、流量曲线,得出裂纹扩展阶段水压力波动的原因是裂隙在内表面被填充的原生裂隙、内表面未被填充的次生裂隙中交替扩展引起的,并以波动变化量计算出注水浸润后裂隙间黏聚力为Cw、渗失系数、有效水压值。现场试验结果也对数值模拟及工艺参数设计的正确性进行对比验证。利用含瓦斯煤岩流固耦合(RFPA-GAS)模型,进行了压裂后的瓦斯抽采模拟。在模拟结果基础上提出加权二次曲面积分法、负指数函数统计法两种产能预测的新方法,建立数学模型,编制计算机软件,进行了“点”式控制压裂措施后产能预测,表明压裂措施后瓦斯抽采率有大幅增加。现场观测表明,在工作面回采时煤壁、落煤瓦斯涌出量均有明显下降,试验区域瓦斯超限次数降到零,说明“点”式定向控制压裂措施提高煤层气产能,有效防止了瓦斯事故。