改善煤层透气性是提高煤层瓦斯高效抽采的常用方法,利用液态CO₂为压裂介质冻融煤体是改善煤层透气性的方法之一。液态CO₂通过对煤体造成变形损伤改变煤层透气性,深入研究液态CO₂冻融煤体变形损伤特性,是揭示液态CO₂致裂增透煤体强化瓦斯抽采机制的基础。采用物理实验方法,基于自主研发的液态CO₂冻融煤体实验系统,开展液态CO₂冻融条件下煤体变形损伤特性实验,监测冻融过程中煤样表面温度、应力、应变及罐体压力参数,分析液态CO₂冻融对煤体应力、应变的影响规律及罐中CO₂相态特征,探究液态CO₂冻融过程中热应力、水-冰相变冻胀力及汽化膨胀力对煤体造成的变形损伤贡献程度,揭示液态CO₂冻融的三重复合应力对煤体造成变形损伤的机制。研究结果表明:液态CO₂冻融煤样体积应变呈现先下降后上升的“U”字型变化趋势,低温冻结阶段煤基质发生收缩变形,融化阶段煤基质收缩变形逐渐恢复,最终形成了不可恢复的变形,总体表现为煤基质收缩变形与应变恢复2个阶段。实验过程中CO₂相态呈现气态-液态(气-液共存)-气态的变化趋势,液态CO₂冻融过程包括进液、冻结、缓慢卸压及室温融化4个阶段,对应煤样变形特征表现为冻缩变形、冻缩+冻胀+吸附膨胀变形、变形恢复及受热膨胀变形。非密封干燥煤样、密封干燥煤样及非密封饱水煤样的最小应变值绝对值分别为10 056.636×10^-6、11 480.186×10^-6、7 881.893×10^-6,残余应变分别为270.191×10^-6、154.869×10^-6、2 033.636×10^-6,胀缩率分别为2.686%、1.349%、25.801%。液态CO₂冻融复合应力作用对煤样造成的总变形损伤量为2 033.636×10^-6,热应力、汽化膨胀力及水-冰相变冻胀力分别造成的变形损伤量为154.869×10^-6、115.322×10^-6、1 763.445×10^-6,分别占总变形损伤量的7.615%、5.671%与86.714%,水-冰相变冻胀力占据主导地位。随着煤样含水率增加,煤体最小应变值绝对值降低,残余应变增加,水冰相变冻胀力占比增加。研究结果从煤样变形的角度阐明了液态CO₂冻融煤体变形损伤机理,丰富了液态CO₂致裂增透煤体强化瓦斯抽采技术体系。