微波致裂增透技术是一种具有广泛应用前景的煤层气增产新方法。在井下微波激励增产过程中,由于煤层层理作为结构弱面普遍存在于煤体之中,是造成煤体渗透率各向异性的主要原因,那么微波辐射钻孔与煤层层理之间的空间关系将成为影响微波激励增产效果的重要因素。为了探索微波辐射对不同层理倾角煤体渗透性的影响规律,使用自行研制的WY3S02微波辐射装置对不同层理倾角煤样开展了微波辐射试验,通过核磁共振分析仪与计算机扫描断层测试仪分别对试验煤样的孔裂隙结构进行量化表征,利用稳态渗流法对微波辐射前后煤样的渗透率进行了测试,同时采集了试验过程中煤样的表面温度与超声波数据。试验结果表明:(1)微波辐射对不同层理倾角煤体的微观孔隙结构具有改性作用。微波辐射后,煤体中的束缚孔含量显著减少,表现为褐煤中0°煤样减少量最大,而在无烟煤中90°煤样减小量最大。减少的束缚孔与部分小孔会转化成体积更大的中孔,为瓦斯运移提供更丰富的渗流通道。此外,微波辐射下,煤体中会产生闭合的中大孔,一方面是由闭合微小孔相互连通形成的闭合中大孔,另一方面是由中大孔自身发生塌孔所导致的。(2)微波辐射热效应与外部轴向载荷的共同作用是造成煤样中少量裂隙减小或闭合的原因,在0°煤样中最为明显。微波辐射下,裂隙的变化首先发生在原生沿层裂隙中,其次是形成新的沿层裂隙,最后是对与层理方向相交裂隙的扩展,而与层理相交的裂隙发育最后也会受制于层理结构面与沿层裂隙面。(3)微波辐射下会在煤体中介电常数较高的矿物颗粒与含水腔室中发生岩爆和蒸气压劈裂现象;具体在褐煤中产生“烟花”状裂隙网,而在无烟煤中则形成了空隙腔体。这些局部高温热冲击对于煤体内部裂隙的形成与连通起到了重要作用。外部轴向应力作用下,微波辐射对90°煤样的致裂损伤效果最好。(4)微波辐射对90°无烟煤的增渗作用最强,同时在微波辐射后的渗透率也最高。在褐煤中,微波辐射对0°煤样增渗效果最好,但渗透率最大的仍然是90°煤样。根据微波辐射后渗透率曲线变化特点,认为合理的微波辐射时机是高效强化煤层瓦斯抽采的关键因素之一。(5)微波辐射对不同层理倾角煤体的增渗机理是外部应力、微波热应力与层理结构面与煤基质胶结力共同作用的结果。对90°煤样而言,热应力克服层理结构面与煤基质之间的胶结力,产生横向的张拉破坏,形成的沿层裂隙与原生裂隙构成并联渗流系统,能够有效提高煤体的渗透性。本论文含有68图幅,表格7张,参考文献75篇。