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项目简介：
本成果在国家“973 计划”项目、国家科技重大专项项目、国家自然科学基金重点项目以及企业合作项目等支持下，利用自主研发的煤岩非线性流固耦合系列试验系统，通过大量的煤岩应力场、渗流场及温度场等多物理场耦合试验，对煤岩非线性流固耦合理论及其致裂增渗技术进行了深入系统的研究，并进行了现场应用。历经 10 余年的努力，取得了如下创新性研究成果：
1.利用“煤岩非线性流固耦合系列试验系统”，开展了煤岩在一维、常规三轴、真三轴等应力条件下的多物理场耦合系列试验研究。通过内蕴时间的重新构造，在 Helmholtz 自由能中引入损伤变量，提出了基于内时理论的含瓦斯煤岩弹塑性损伤本构模型；建立了考虑气体低渗滑脱效应、峰后高速非达西渗流、采动应力影响和真三轴各向异性的煤岩非线性渗透率模型；在此基础上，建立了煤岩非线性流固耦合模型，丰富和完善了煤岩非线性流固耦合理论，为煤与瓦斯安全高效开采提供了理论基础。
2.提出了真三轴应力条件下煤岩气、水致裂试验方法，开展了真三轴应力条件下 CO2 及水压致裂的试验和理论研究，建立了考虑物质交换速率的 CO2 置换煤岩体中 CH4 理论模型和气、水致裂裂缝扩展模型，获得了真三轴应力条件下气、水致裂煤岩起裂压力、方向及裂纹扩展规律等煤岩致裂增渗的关键技术参数，为提高煤层瓦斯抽采率提供了理论和技术基础。
3.结合煤岩非线性流固耦合理论及煤岩致裂增渗关键技术参数，提出了“CO2 相变致裂-水力压裂耦合致裂增渗技术”，解决了高瓦斯低渗透煤层增透难和抽采范围小的难题。该技术在矿井应用后，煤层透气性、瓦斯抽采平均浓度、钻孔抽采范围、瓦斯抽采率显著提高，瓦斯抽采钻孔数大幅度减少。
本成果已获国家发明专利 24 项。在国内外权威期刊发表 SCI、EI 论文 150 余篇。其研究成果在河南、四川和重庆等地的十余座煤矿进行了应用，取得了显著的经济和社会效益。
