摘要:水力压裂技术作为煤层瓦斯增产的重要手段,在煤矿瓦斯治理中广泛应用,但水力压裂瓦斯抽采增产作用机制尚需进一步探究。本文以阳泉矿区3<sub>#</sub><sup>煤层为研究对象</sup>,通过等温吸附实验、量子化学分析与数值模拟相结合的方法,揭示了水力压裂瓦斯增产机制主要表现在H<sub>2</sub>O置换CH<sub>4</sub>和水力造缝两个方面。具体结果如下:①阳泉矿区3<sub>#</sub><sup>煤层施工顺煤层长钻孔水力压裂技术压裂影响半径为</sup>35~58 m,与普通未进行水力压裂的长钻孔对比,瓦斯抽采浓度提高了19.46~70.05倍,百米钻孔抽采纯量提高了22.22~110.00倍。②等温吸附实验中平衡水含量与煤对CH<sub>4</sub>的饱和吸附量呈负相关关系,表明在水、瓦斯和煤形成的混体系中,水更易被煤吸附。②当n(CH<sub>4</sub>)/n(H<sub>2</sub>O)≤3时,CH<sub>4</sub>在煤分子表面的吸附稳定性随着n(H<sub>2</sub>O)增加而降低,当n(CH<sub>4</sub>)/n(H<sub>2</sub>O)>3时,在氢键和范德华力的双重作用下,H<sub>2</sub>O的数量增加也无法吸引CH<sub>4</sub>发生位移,表明水力压裂技术可促进煤中瓦斯解吸,但注液量过多不利于瓦斯解吸。③新景煤矿3<sub>#</sub><sup>煤层垂向应力大于最大水平主应力</sup>,水力压裂形成了一条垂直主裂缝,其端部发育出呈“扇形”和“个”字形分布的复杂微裂隙系统,有效扩大了煤岩体的沟通范围,为瓦斯渗流提供了关键通道。本研究从分子竞争吸附和宏观裂缝扩展两个维度,阐明了水力压裂促进瓦斯解吸与渗流的微观机制与宏观效果,为煤矿井下水力压裂瓦斯增产提供了理论依据。