我国煤层气(煤矿瓦斯)地质资源量丰富,高效抽采煤层气是能源发展战略和煤炭安全生产的重大需求,但大部分煤层气资源赋存条件复杂,透气性低,抽采难度大。近年来,水力压裂技术被广泛应用于煤矿井下,取得了一定的煤层增透效果。目前煤矿井下水力压裂主要以低粘度的清水为压裂液,压裂过程中滤失量大导致压裂效率低,同时大量清水进入煤层孔隙和裂隙,容易产生水锁效应,抑制瓦斯解吸渗流,限制煤层气抽采效率。因此,研制一种强化瓦斯解吸渗流的新型压裂液对于提高低透煤层井下增透抽采效果具有重要意义。本论文基于煤层瓦斯赋存特征及煤矿井下水力压裂工艺特点,采用理论分析、实验室和现场试验相结合的方法,开展不同配比压裂液流变性及其对煤样物理化学性质影响测试,优选新型高效压裂液,通过解吸渗流实验,分析压裂液对煤体解吸渗流特性的影响机理,并进行现场应用。主要研究结论如下:(1)获得了不同配比清洁压裂液流变特性及其对煤样润湿、组分、孔隙和官能团影响规律,研制出适用于低透煤层的清洁压裂液配方。根据煤层瓦斯赋存特征及煤矿井下水力压裂工艺特点,确定了煤矿井下压裂液粘度、流变性、粘弹性以及对煤体作用要求;优选出清洁压裂液最佳配比为0.8%CTAC+0.2%Nasal+1%KCl,增加了煤样表面润湿性和煤体强度,降低粘土矿物含量,提高了煤样孔隙度。(2)构建了固-气-液三相作用瓦斯吸附模型,揭示了清洁压裂液对煤层瓦斯吸附解吸性能影响机理。运用表面物理化学理论,对比了水与清洁压裂液在煤样表面分子间力、静电力、结构力大小,表明清洁压裂液具有更强的表面吸附能力;基于气-固界面Langmuir吸附和气-液界面Gibbs吸附理论,建立了固-气-液三相作用瓦斯吸附模型;结合压裂液作用下瓦斯吸附解吸实验,揭示了清洁压裂液对煤层瓦斯吸附解吸性能影响机理:清洁压裂液通过降低溶液接触角与表面张力,提高了煤样表面竞争吸附能力,同时清洁压裂液增大毛细管力,有利于进入微孔内部驱替吸附瓦斯,在表面竞争-孔内驱替双重作用下,清洁压裂液降低了煤样瓦斯吸附位置,促进了煤层气解吸。(3)建立了清洁压裂液作用下孔隙瓦斯渗流模型,揭示了清洁压裂液对煤层瓦斯渗流特性影响规律。基于多孔介质流体动力学方法,通过分析气液两相渗流过程中压裂液的吸附形态,建立了压裂液作用下孔隙瓦斯渗流模型,并通过压裂液作用下煤样瓦斯渗透率实验,揭示了清洁压裂液对煤层瓦斯渗流特性影响规律。结果表明:清洁压裂液能够降低表面张力,增大煤体大孔孔隙体积,促进了瓦斯流动;随有效应力增加,含饱和压裂液煤样渗透率呈指数形式降低,清洁压裂液有效增加了煤样渗透率,降低了应力敏感性系数,有利于煤层瓦斯渗流抽采。(4)开展了清洁压裂液现场试验,对比了增透抽采煤层气的效果。采用优选出的清洁压裂液与清水在松藻矿区渝阳煤矿的N3702运输巷进行了对比试验,结果表明:清洁压裂液通过促进煤层瓦斯解吸渗流,60天内单孔瓦斯抽采纯量提高了26.1%,抽采浓度保持在70%以上,为清洁压裂液在煤矿井下的推广应用奠定了基础。