我国煤矿区许多煤层具有瓦斯含量高、地应力大、透气性差且煤质松软等特点,煤层气抽采率低,易导致瓦斯灾害事故发生。如何增加低透气性煤层的渗透性,进而提高煤层气抽采效果,对于提高煤矿区煤层气开发与利用和防止煤矿瓦斯灾害事故的发生均具有重要的理论意义和实用价值。本文采用理论分析、数值计算、试验研究、装备研发等方法,结合现场实际,开展低透气性煤层高压空气爆破致裂增透技术研究。通过高压空气爆破试验,研究不同煤体瓦斯运移规律,探索高压空气爆破致裂煤层机理,研制高压空气爆破致裂成套装备,形成具有普遍应用性、智能化高、可操作性好、适用性强、机械化程度高的高能气体爆破致裂增透技术与装备,为我国煤矿区煤层气开发和煤矿安全生产状况的好转提供技术保障。通过分析煤体结构特性、煤体内瓦斯流动特征、含瓦斯煤体的变形特性、高压空气爆破致裂煤体过程及裂隙扩展影响因素,研究高压空气爆破致裂煤层机理,其实质是爆破应力波、高压气体、煤的物理性质、瓦斯压力、地应力等因素共同作用下,煤体发生起裂、扩展、分叉、止裂的过程;利用自行搭建的高压气体爆破试验平台,对不同气体爆破压力、围压、强度条件下的试件进行气体爆破实验测试:煤体试件在高压空气爆破作用下,发生破碎、破裂,产生大量裂隙,煤的渗透率得到显著提高;爆破压力是影响增透效果的关键因素;对于低透气性较硬煤质,高压空气爆破致裂效果显著。基于煤体弹-塑性理论、气-固渗流理论及损伤分析理论,构建了高压空气爆破致裂煤体数值模型,采用COMSOLMultiphysics有限元软件进行了数值计算,结果表明:采用高压空气爆破方式进行破裂煤体,可以有效的使煤体介质产生破碎裂纹,有助于瓦斯解吸与抽采,验证了采用高压空气爆破方式提高煤层透气性的可行性,其中煤层强度和地应力对高压空气爆破冲击的裂隙扩展效果具有显著的影响;爆破孔间距的选择对煤层气抽采效果的影响显著,依据裂纹扩展模拟计算,抽采钻孔的布置应以爆破孔为圆心,抽采半径最大为 2.5m。基于理论分析和数值计算,结合现场实际,研制出了新型井下移动式高压空气加压泵站,研发了成套的高压空气爆破装备,并实现了远程控制;在淮南丁集煤矿井下进行了工业性试验,高压空气加压泵站实际输出压力高达65MPa,爆破增透后钻孔瓦斯涌出自然衰减系数降低了 94%,钻孔瓦斯抽采纯量增幅达 141.04%~400.65%,爆破影响范围达到5m,煤层透气性系数提高50多倍,为低透气性煤层增透技术开辟了一种新的途径。该论文有图104幅,表23个,参考文献175篇。