随着我国能源结构的调整以及煤炭价格持续走低等诸多因素的影响,致使我国煤炭企业经济效益急剧下滑。调整煤炭产品结构,提高块煤产出率也是提高企业经济效益、摆脱经济困境的有效途径之一,也是目前煤炭企业清洁生产的最佳选择。本文以黄陇侏罗纪煤田红石岩煤矿为背景,应用现场实测、实验室实验、理论分析、数值模拟等方法,系统研究了2号煤层水压致裂过程中的起裂与扩展规律。通过实验室实验对红石岩煤矿2号煤煤样进行了水理性分析,测定了不同含水率下煤岩体的物理力学参数,拟合出2号煤物理力学参数与含水率之间的水理性表达关系式。运用理论分析、现场观测等方法,研究分析了煤层水压致裂的主要影响因素,并结合2号煤层煤质、裂隙的发育等情况,分析了主要因素对2号煤层的水压致裂的影响规律。通过力学分析,确定了煤层水压致裂过程中起裂的临界压力。运用数值模拟研究了原生裂隙、切槽对煤层水压致裂起裂扩展过程中起裂压力、扩展压力及起裂方向、扩展方向的影响。研究得到:一是在水压致裂起裂过程中,存在原生裂隙或切槽裂缝的煤层钻孔,将随原生裂隙或切槽裂缝与最小主应力的夹角增大而其起裂压力减小,但切槽对煤层钻孔起裂压力的降低更为有效,并对起裂方向具有一定引导作用;二是在扩展过程中,存在原生裂隙或切槽的扩展压力随其与最小主应力的夹角增大而减小,但切槽钻孔的压裂半径大,压裂效果更好,且裂缝扩展的方向趋于煤层钻孔中的切槽方向。三是通过原生裂隙或切槽裂缝的煤层钻孔的横向比较,存在切槽的煤层钻孔在水压致裂过程中,起裂压力、扩展压力都相对降低,并且对起裂扩展都有定向引导作用。结合红石岩煤矿2号煤层现场情况,确定了煤层水压致裂的工艺参数。通过对煤层水压致裂现场效果分析可知,煤层水压致裂在红石岩煤矿块煤增产中的应用取得了良好的效果,工作面块煤产出率大幅度提高。