CO₂致裂增透技术作为一种依靠液态CO₂相变产生的能量冲击增透煤层的手段,具有爆破时无火花,压力可控、可重复使用等特点,相较于水力增透技术,CO₂具有更好的使煤岩内部孔隙起裂和扩展的作用,有助于增透贵州松软低透煤层。本文采用试验室试验与现场实验相结合的方法,从大运煤矿现场采集致裂前后煤样进行微观物性试验,并在现场测试致裂后宏观瓦斯流通及煤岩物性变化。主要研究内容如下:首先,本文介绍了煤岩的力学特性与孔隙结构,并介绍了不同孔径段的研究方法。阐述了二氧化碳相变状态,从相变产生的冲击压力、致裂对岩石作用的力学分析与致裂半径等三个方面来分析液态二氧化碳相变致裂原理,介绍现阶段二氧化碳致裂设备及工作方式。介绍了低温氮吸附试验、压汞试验及扫描电镜试验所要应用的分形模型。其次,通过对大运煤矿的原煤进行工业分析,得到原煤的基本参数,而后对致裂前后煤样进行压汞试验,低温氮吸附试验与扫描电镜试验获得煤样的孔容、平均孔直径、比表面、孔隙率等一系列微观物性参数,发现致裂后煤岩孔隙有所发育,并根据低温氮吸附曲线与进退汞曲线发现致裂会使孔隙结构向通孔发展。将压汞试验与低温氮吸附试验的孔径段分布进行综合绘制,直观比较了二氧化碳致裂对孔径段分布的影响,得到致裂会使孔隙,特别是10000～100000nm的孔隙有较为明显的增长。根据瓦斯在孔隙中的状态,将孔隙分为扩散孔与渗流孔,致裂后扩散孔与渗流孔均会增加,但从百分比上看扩散孔会减少,而渗流孔会增加。得到二氧化碳致裂会破坏瓦斯在煤岩中的储集场所,并驱使瓦斯状态向解吸方向发展。再者,根据低温氮吸附曲线、进退汞曲线与二值化扫描电镜图片分别绘制并计算出了各模型的分形维数。相较于原煤的分形维数,致裂后分形维数具有先减少再逐步提升的趋势。得到了二氧化碳致裂会使孔隙内表面趋于光滑的结论。提出了一种新的计算综合分形维数的算法,能在多模型多孔径段的情况下计算综合分形维数,并将综合分形维数与孔容、平均孔直径相关联,发现分形维数与孔容、孔直径呈反比关系。最后,统计了致裂后1m孔、2m孔、3m孔与对比孔1、对比孔2的瓦斯自然流量,计算了其对应的透气性系数,统计了致裂前后瓦斯抽采变化等宏观参数。发现致裂孔的瓦斯自然流量下降速度小于对比孔,同时致裂孔透气性系数大于对比孔,最大达到3.5倍,而致裂后的瓦斯抽采效率也高于对比孔,最高达到5倍。将透气性系数与综合分形维数、孔径等参数结合,建立了宏观与微观的联系,发现微观上分形维数越小,平均孔径越大,其透气性系数也越好。综合来看,针对贵州松软低透煤层,二氧化碳致裂能增加煤层透气性系数,提高瓦斯抽采率,降低煤与瓦斯突出危险性。本文通过宏观与微观上的研究为二氧化碳致裂技术在松软低透煤层的应用提供了支持。