瓦斯既是煤矿的“第一杀手”,又是一种不可再生的清洁能源,瓦斯高效抽采是瓦斯灾害治理和资源利用的主要途径。我国煤层地质条件复杂、瓦斯压力大、瓦斯含量高、渗透率低,瓦斯抽采非常困难,煤层瓦斯安全高效抽采一直是我国煤炭工业可持续发展面临的重大课题。水力压裂增透技术是增加煤层渗透性、提高瓦斯抽采效果的有效措施,论文以水力压裂孔周围的含瓦斯煤体为研究对象,综合运用岩石力学、多孔介质渗流力学、损伤断裂力学和计算数学等理论,采用理论分析、实验室试验、数值模拟与现场工程试验相结合的研究方法,对低渗煤层水力压裂裂缝扩展演化特征及瓦斯渗流规律进行了深入研究。通过煤样的单轴压缩试验、不同围压时的三轴压缩试验和不同围压、不同煤体强度煤样的渗透性试验,获得了煤的力学特性、不同围压时的全应力应变特性和不同围压煤样、不同煤体强度煤样的渗透性变化规律。结果表明,随着围压的增加,煤岩体的峰值轴向应变和峰值体积应变增加,峰值强度也随之增加,煤岩渗透率在各个阶段均出现不同程度地降低;增大围压,煤岩在残余强度阶段的渗透率明显减小。煤体的抗压强度越高,在相同的轴压、围压和孔隙压力作用下,煤体的渗透率越高。在分析煤层水力压裂过程的基础上,应用岩石力学、多孔介质渗流力学和损伤断裂力学等理论,将煤层水力压裂裂缝扩展演化分为起裂、扩展、延伸和闭合四个过程,提出裂缝闭合过程是影响水力压裂效果的关键,并分析了地应力和煤体强度对煤层水力裂缝闭合的作用机制。基于煤样的三轴压缩渗透性试验结果,构建了煤体破裂过程中的渗透率—损伤演化方程、煤体裂隙闭合时的渗透率—应力方程和含瓦斯煤渗透率动态变化方程,运用岩石力学、多孔介质渗流力学及固流耦合原理等理论,建立以煤岩体变形场控制方程和瓦斯渗流场控制方程为基础的水力压裂孔抽采瓦斯固流耦合数学模型。采用RFPA数值模拟软件对不同地应力和不同煤体抗压强度条件下煤层水力裂缝扩展延伸的影响进行了数值模拟研究。结果表明,地应力和煤体抗压强度对裂缝的起裂和延伸有重要影响。地应力越大,裂缝起裂时的压力越高,裂缝的长度越短,煤岩体的渗透性越差;煤体的抗压强度越大,裂缝起裂时的压力越高,裂缝的长度越长,煤岩体的渗透性越好。对不同煤体强度煤层进行了煤层水力压裂工程实验,结果表明,说明煤体抗压强度越高,水力压裂增透的的效果越明显,对于煤层水力压裂增透区域的选择有一定的指导意义。