中国煤矿高瓦斯低渗透煤层分布广泛,煤层瓦斯抽采十分困难,严重制约了煤、气的高效开采,给矿井安全生产带来沉重的负担。钻孔内水射流割缝是有效的煤层内增透方法,能显著提高钻孔瓦斯抽采效率,得到了煤矿现场的广泛应用。目前,水射流割缝增透机理的研究主要以缝槽卸压提高煤体渗透率的模拟试验为主,而对高应力场条件下,煤体的损伤破裂对渗透率的影响研究较少,实际上,水射流割缝引发的煤体破坏是不可忽略的。本文以煤矿井下水射流割缝增透技术为工程背景,采用实验室试验、数值模拟、理论分析和现场试验等方法,从形成缝槽的水射流冲击破煤机制,缝槽煤体裂纹扩展特性以及多缝槽煤体裂隙演化等方面,综合分析了割缝煤体裂隙网的形成及增透机理,取得主要研究成果如下:　　通过实验室测试不同出口直径、出口水压及不同冲击靶距条件下,水射流冲击过程中试样表面应变及破裂特征,分析了煤体裂纹扩展的冲击动静载作用机制。试验发现,冲击水压是影响射流冲击性能的关键性因素,冲击破裂以横向和竖向裂纹为主;冲击坑形成初期,水射流动载荷(动压)作用显著,裂纹扩展主要沿轴向发展;冲击坑延伸阶段,水射流静载荷(静压)作用显著,裂纹扩展沿冲击坑径向发展显著。　　采用声发射技术监测缝槽煤体全应力-应变过程中能量、撞击变化,并定位损伤事件的发生,分析了缝槽煤体的力学行为以及缝槽参数对裂纹扩展的影响,并通过数值模拟进行了验证。研究发现,通常割缝能够弱化煤体强度,缝槽面与轴向应力(最大主应力)夹角对煤体裂纹扩展影响显著,缝槽内错角为锐角时煤体峰值应力更低;缝槽裂纹发育主要从缝槽两端开始,缝槽面应避免与最大主应力平行,多缝槽切割时,应避免缝槽间内错角为0°和90°,内错角为锐角更有利于裂纹的定向扩展和缝槽的相互连通。　　采用颗粒流PFC2D软件建立了大缝槽、小缝槽和叉花缝槽的多水平分布模型以及多缝槽单水平分布模型,计算分析了在二次应力作用下,缝槽煤体应力场、裂隙场的演化,以及煤体微裂纹数、孔隙率、配位数及瞬时位移量的变化特征。研究发现,大缝槽多水平布置煤体裂隙分布均匀,峰值应力后,孔隙率显著增大,且大于原始煤体的孔隙率;小缝槽多水平布置煤体应力集中显著,孔隙率发生显著降低,而且顶底板以及缝槽边界煤体损伤严重;多缝槽单水平布置煤体的缝槽周围孔隙率增大不显著,煤体的裂隙场和应力场分布很不均匀;大缝槽叉花布置煤体的应力场发生了显著改变,缝槽周围煤体孔隙率显著增大,裂纹的分布主要集中于缝槽之间,有效控制了损伤破坏向煤层顶底板和缝槽边界扩展,是理想的割缝方式。　　在多缝槽煤体裂隙演化的基础上,建立了割缝煤体裂隙网模型,分析推导了割缝煤体渗透率与孔隙率、微裂纹数的关系,阐述了多缝槽煤体在二次应力作用下,缝槽诱导煤体致裂作用下形成的以缝槽为宏观大裂隙的裂隙网增透机理。　　现场工程应用及测试表明:多缝槽割缝钻孔瓦斯排放能量和衰减周期显著增大,煤体透气性提高6倍以上,钻孔周围煤体瓦斯排放率约为30％;割缝后钻孔之间煤体应力、变形会明显增大;钻孔周围电磁辐射能量值随着割缝时间的增长会发生剧烈波动变化,割缝后能量值显著降低;割缝孔周围水含量增大,水分布范围达到2~4m;同时,水射流割缝后钻孔周围煤体会成形成较明显的缺陷。　　研究成果对完善钻孔内水射流割缝增透机理、技术和工程应用具有重要的理论和实际意义。相关研究发表学术论文9篇,其中已被EI数据库收录6篇,获省部级一等奖3项,国家授权发明专利1项。