注热开采是重要的煤层气开采手段。为研究煤岩接触高温流体时,环境温度骤然升高对其渗透性的影响,以及探索多次热作用在煤岩致裂增透方面的应用前景,本文对煤样进行循环热冲击处理,并采用煤岩流变试验机和核磁共振岩心微观无损检测成像与分析系统等设备测试了煤样在经历1~7次热冲击处理前后的渗透率变化情况和孔裂隙结构发育情况。研究运用核磁无损检测的特点,表征孔隙分布演化特征,并结合数字图像处理技术与分形理论对煤宏观裂隙的变化进行了统计和分析。得到了以下结论:(1)热冲击处理可以有效增大煤岩孔隙度,其对孔隙的作用主要表现在大孔阶段,原生孔隙和次生孔隙在多次热应力下不断扩展、连通形成更多的大孔及微裂隙结构。随着循环热冲击次数的增加,总孔隙度增量、渗流性孔隙孔隙度增量及渗流孔占比增量都呈现上升趋势,说明循环热冲击能促进渗流性孔隙的生成和扩展,为瓦斯运移提供有利条件。(2)在循环热冲击过程中,试样的平均渗透率呈现对数型增长规律。相对于单次热冲击作用产生的渗透率增幅,多次数循环热冲击作用可以更加明显地提高煤岩渗透率,七次循环热冲击煤岩平均渗透率增长达100.02%。在核磁渗透率模型中,相对于于SDR模型,Coates模型对于模拟循环热冲击下煤岩渗透率演化规律具有更高的评估精度。此外发现,热冲击前后煤样的渗透率增量与渗流孔孔隙度增量关系紧密,基于此提出估测渗透率增量的经验公式。(3)循环热冲击后煤样宏观裂隙扩展表现出良好的自相适特性。循环热冲击次数增多可以有效连通相对独立的裂隙结构,使得微裂隙与细微孔隙群在热应力作用下破裂、连通形成了相互交织的裂隙网络。面裂隙率和表面裂隙分形维数随着热冲击循环次数增加而增大,说明循环热冲击可以致裂煤岩,增多煤层气运移的通道。(4)循环热冲击后渗流孔分形维数变小,且随着循环热冲击次数增多,变化量呈现增长趋势。这可能是因为初始态的煤岩孔裂隙结构在扩展和融合过程中,逐渐形成主导瓦斯运移的渗流通道,煤岩渗流性孔隙结构向着简单的、利于瓦斯流动的方向发展。(5)循环热冲击后煤样力学性能显著下降,且随着热冲击次数的增多,煤样的弹性模量和单轴抗压强度下降程度越大。循环热冲击致裂机理主要是,由于煤岩具有复杂的矿物组成结构,在循环热冲击下会产生热应力导致的疲劳损伤,使得煤岩实现致裂增透。随着热冲击次数的不断增加,增透效率逐渐下降,这提示我们在利用多次注热技术增强煤层气开采的过程中,要结合储层条件,合理设置开采方案。