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煤炭在我国的能源结构中仍占据着绝对的优势,但随着采掘深度的增加与开采难度的增大,瓦斯灾害变得日益严重。本文以煤层水力压裂过程中的瓦斯驱替效应为研究对象,通过理论分析、实验室实验、现场试验的方法,对水力压裂驱替瓦斯的微观机理、宏观规律两个方面进行了研究,并提出了一种基于均匀压裂法的瓦斯治理体系,具有一定的理论意义与工程应用前景。本文首先搭建了实验平台,模拟研究了水侵后含瓦斯煤体中水分置换甲烷的微观机理,主要实验结果如下:(1)当初始平衡压力相同时,注水比大的煤样,甲烷置换率高,其中:1MPa时最大置换量为16%注水比煤样的22.1%,2MPa时最大置换率为16%注水比煤样的28.2%;当煤样注水比相同时,初始平衡压力高的煤样,甲烷置换率高,其中:12%注水比时最大置换量为平衡压力2.5MPa的25.9%,16%时最大置换量为平衡压力2.5MPa的31%;(2)平衡压力一定时,甲烷的实际置换率与理论置换率均随着注水比的升高而增大,甲烷的重新吸附量随着注水比的升高,增加趋势明显;注水比一定时,随着平衡压力的升高,实际置换率与理论置换率逐渐增大,且二者的差距越来越小,重新吸附量随着平衡压力的升高呈现下降的趋势。其次,通过提出一种均匀压裂的技术,综合考虑水置气、水驱气两个方面,研究了水力驱替的宏观规律,主要试验结果如下:(1)现场驱替试验中,煤体含水率越高其瓦斯含量就越低,在压裂前进行爆破作业能显著提高钻孔周围裂隙分布的均匀性,引导了水压裂缝的均匀拓展,使得煤层上、中、下部含水率均匀分布;(2)瓦斯排放孔有效释放了压裂边缘区域积聚的瓦斯,及时监测了水压裂缝的拓展放方向;(3)测定了均匀压裂法的有效影响半径为17.25m,在影响范围内实现了煤层瓦斯的有效驱替。最后,根据均匀压裂方法,提出了煤层均匀压裂多孔协同瓦斯治理技术,并在平煤八矿进行了现场应用,与常规密集钻孔抽采技术相比,该技术同样有效降低了治理区域内的瓦斯含量与瓦斯压力,且通过了掘进期间的突出危险性预测,证实了该技术对防治瓦斯突出事故有显著效果,同时降低了26%的钻孔工程量。研究期间发表相关英文SCI论文2篇。本论文共有图41幅,表21个,参考文献94篇。