针对大同高山煤田3号煤层渗透率低(0.42 mD)、产量不高的问题,研究基于CO₂临界相变特性,建立温度场-应力场-渗流场-吸附场耦合数学模型,提出液态CO₂相变致裂技术。该技术利用CO₂相变过程中的体积膨胀(400~600倍)产生高达12~15 MPa的相变应力,配合-30℃温降引起的热应力和2.5~3.8 MPa的吸附应力,在煤体中形成复杂的三维裂缝网络。相变致裂后煤储层渗透率提高2.5~3.8倍,裂缝分形维数由1.65增至2.12。现场应用结果显示,采用该技术的试验井组平均日产气量达3.85×10~4 m³/d,较水力压裂井组提高30%,动态压降和产量递减率分别降低27%和46%,实现了煤层气产量的显著提升。