我国的煤层气资源储量丰富,但开采难度普遍较高,实施人工致裂增透技术能有效提高煤层气的开采效率。无水化致裂技术相对于传统的水力压裂等技术更符合当代的发展理念,液氮致裂作为一种新型的无水化致裂技术,无论对于环保还是对于煤层气的开采都具有重要意义。本论文综合采用实验测试、理论分析和数值模拟方法,对液氮冷冲击致裂后煤中裂隙演化特征以及液氮致裂的关键影响因素进行研究。对实验所用煤样的物理力学参数进行了测定,在液氮冲击致裂实验后,利用高分辨三维X射线显微成像系统及其3D重建功能,对液氮冲击前后煤样中裂隙的演化规律及孔隙的增长率进行研究,分析了液氮冲击对煤样的致裂效果;利用场发射电子显微镜,分析了液氮冲击前后煤块的表面结构及裂隙变化。通过多组液氮致裂实验,研究循环冲击次数、饱水条件和初始裂隙大小3种关键因素对液氮致裂煤岩效果的影响,通过CT扫描技术,分析了液氮冲击前后煤样微观裂隙体积、厚度、形态和连通性的变化,得到煤岩样微观裂隙的演化特征,并基于液氮致裂实验探讨了液氮致裂煤岩的机理。利用ANSYS Workbench仿真平台下的Mechanical、Fluid Flow(FLUENT)等模块,建立高压液氮冲击煤体的热-液-固耦合数值模型,模拟了高压液氮对煤的冲击致裂过程,分析了流体区域的压力、流速和湍流动能以及固体区域最大主应力、等效应力和变形特征,并对液氮不同冲击压力下的致裂效果进行了分析,得出了液氮冲击压力对液氮致裂效果的影响。该论文有图79幅,表9个,参考文献88篇。