煤炭是我国主要能源,但我国绝大多数矿区煤层透气性差,必须深入研究瓦斯增透技术装备,实现煤层大孔径、大流量高效抽采,快速降低煤层瓦斯含量和压力,提高抽采效率和效果,保障煤矿的采掘进度和安全。本论文采用现场调研、理论分析、实验室测试、数值模拟和现场实测相结合的研究方法,测试石泉煤矿3号煤层物理力学参数和瓦斯基础参数,研究钻孔周围煤体的裂隙场、透气性和渗流场的演化机制,研发钻进式造穴增透装备,提出钻进式造穴增透装备施工安全保障措施,开展双螺旋大孔径钻进式造穴增透抽采瓦斯工业试验,提高瓦斯抽采效果,防控瓦斯灾害。研究了不同孔径钻孔周边煤体应力、裂隙,瓦斯和透气性演化规律。钻孔周边煤体应力变化以钻孔为中心呈对称分布,应力演化控制煤体裂隙演化,首先在钻孔周边发生破坏,随后朝左上角和右上角延伸,如蝴蝶展翅。破碎区随孔径的增大而增大,100 mm、200 mm、300 mm、350 mm直径钻孔破裂影响半径分别为0.375m、0.65 m、1.0 m、1.25 m。而双350 mm直径钻孔的破裂半径可达2.4m。研制了适合松软低透气性煤层双螺旋大直径钻进造穴增透和抽采一体化装备。该装备由主机、电控系统、液压系统、钻具四大部分组成,利用电机输出动力带动钻具旋转,螺旋钻杆运煤出渣,钻杆间犁板顶推煤渣并提供筛管敷设空间,保障抽采筛管同步敷设。钻孔造穴后,形成一个近似长750 mm、高350mm的长方形,孔深可达100m。在钻进扰动、地应力、瓦斯压力、抽采负压联合作用下,钻孔周围的松软煤体垮塌,裂隙增加,透气性增大,相应抽采半径和抽采量加大。模拟和测试结果显示,随着钻孔内瓦斯涌出量增加,在距离钻孔15m处的巷道风流瓦斯浓度不断增大。当钻孔瓦斯涌出量为2m3/min时,巷道风流瓦斯浓度达到0.8%的临界值;受风流携带和瓦斯自身扩散影响,顺着风流方向,靠近钻孔煤壁侧巷道瓦斯浓度逐渐降低,而在巷道中部剖面瓦斯浓度却逐渐升高,最终趋向断面均匀化,确定在钻孔下风侧10-15m处设置瓦斯监测探头是合理的。双螺旋大直径钻进时预测钻孔瓦斯涌出量为1.55m3/min,现场测试发现钻进过程中存在瓦斯超限现象,因此制定了钻进瓦斯防超、防喷及防尘措施。窥镜探测发现,受到巷道卸压松动影响,靠近巷道的煤壁破裂塌孔相对严重,与巷道存在联通漏风的长度为8m,需要进行封堵,保障抽采效果和安全。在石泉煤矿30110工作面开展了双螺旋大直径钻进式造穴强化抽采技术实践,测定了钻孔造穴的瓦斯抽采半径,优化了抽采钻孔布置参数和抽采工艺,考查了抽采效果。实践结果表明,强化抽采钻孔的抽采半径增加至2m,大大减少了钻孔施工数量,减弱了松软煤层塌孔阻塞和瓦斯抽采衰减快的影响,单孔抽采总量比普通钻孔提高20倍以上,极大地缩短了预抽时间,提高了回采工作面的抽采率。该论文有图90幅,表35个,参考文献205篇。