开采煤层气(瓦斯)可以缓解天然气短缺、预防煤与瓦斯灾害发生,保障煤炭安全高效回采。水力压裂技术作为开采煤层气的主要方法已被广泛使用,尤其是作者所在研究团队提出的煤矿井下割缝复合压裂技术在重庆松藻等煤矿应用取得了较好的增透效果。但目前该技术理论方面的研究主要集中在二维地应力下无弱面煤层的水压裂缝的起裂扩展,没有充分考虑复杂地应力下多弱面煤层钻孔形态易变性和起裂破坏模式多样性的特点,以及割缝孔间应力干扰和非均匀孔隙水压对水压裂缝诱导扩展的作用机制。导致起裂压力预测不准确,经验确定的施工泵压无法在煤层中形成有效裂缝;即使形成有效裂缝,由于割缝参数设计不合理,裂缝诱导扩展效果也有限。由于缺乏人工造缝后复杂地应力下的水压裂缝起裂扩展机理的研究,不能为割缝复合压裂技术施工参数的确定提供准确的理论指导,限制了该技术的推广应用。因此,本文采用理论推导、物理相似模拟实验和现场试验的方法,开展了复杂地应力下人工造缝诱导多弱面煤层水压裂缝起裂扩展机理的研究,探究了影响水压裂缝诱导起裂扩展的关键因素。取得主要成果如下:(1)建立了三维多弱面煤层水力压裂裂缝起裂准则,揭示了水压裂缝在多弱面煤层内的起裂破坏机制。充分考虑了多弱面煤层钻孔形态易变性和起裂破坏模式多样性的特点,基于复变函数、最大拉应力破坏等理论,建立了煤层钻孔受压变形条件下水压裂缝起裂判定准则,并利用MATLAB软件计算分析了不同地质参数及施工参数下多弱面煤层的起裂破坏规律,结果表明煤层倾角是决定破坏模式的主控因素,随着煤层倾角的增大,煤层中最易发生正剪切破坏。(2)建立了人工造缝(割缝孔)诱导煤层水压裂缝扩展预测模型,揭示了人工造缝诱导煤层水压裂缝扩展机理。分析了人工造缝改造煤层应力诱导水压裂缝扩展的原理,建立了诱导裂缝扩展距离计算模型,获得了以水平应力差、割缝孔方位角为主控因素对水压裂缝诱导扩展距离的影响规律。随着水平应力差的减小,水压裂缝诱导扩展距离呈指数函数增加。随着钻孔方位角的增大,水压裂缝诱导扩展距离快速减小,当钻孔方位角增加到70°后,裂缝诱导扩展距离基本保持不变。(3)揭示了双割缝诱导煤层水压裂缝扩展机制。基于柯西积分和留数定理等理论,研究了不同割缝间距下割缝孔周围应力分布规律,建立了双割缝诱导裂缝扩展距离计算模型,揭示了应力干扰和非均匀孔隙水压对水压裂缝诱导扩展的作用机制。应力干扰阻碍水压裂缝诱导扩展,非均匀孔隙水压促进水压裂缝诱导扩展,且促进作用占主导地位。