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防治煤矿发生瓦斯灾害的有效方式之一是瓦斯预抽,并且对预抽钻孔高效密封是保证瓦斯高效抽采的关键。但是由于井下煤岩体受到地应力、采动应力等复杂应力的影响,以及煤层自身存在强度较低等因素,导致钻孔密封段容易失稳破坏,造成瓦斯泄露等问题,极大地降低了瓦斯抽采效率,为矿井安全生产埋下了极大的隐患。因此,对于瓦斯抽采钻孔孔周煤岩体裂隙扩展机理开展定量化研究,对于保证瓦斯高效抽采,预防煤矿井下瓦斯灾害等重大事故的发生有重大意义。本文通过理论分析、实验室试验和现场工业性试验相结合的方法,利用DNS200电子万能试验机对不同条件的孔周煤岩体进行单轴压缩试验,结合数字散斑相关测量技术及超声波检测技术,定量化分析孔周煤岩体破坏过程中裂隙演化规律。论文的主要研究内容如下:(1)开展不同含水率及不同封孔材料孔周煤岩体渐进性破坏试验,并采用数字散斑相关测量技术获取孔周煤岩体表面裂纹扩展过程中应变场的演化特征,得到孔周煤岩体破坏情况,研究不同含水率及不同封孔材料孔周煤岩体裂纹扩展规律。(2)采用RSM-SY7超声波系统获取超声波特征数据,分析孔周煤岩体渐进性破坏过程中的透射波形、波速、衰减系数等超声波特征参数,获得水及封孔材料对孔周煤岩体裂隙扩展及超声波特征参数的影响规律。(3)建立以孔隙率为变量参数的波速理论模型和衰减系数理论模型,对比实验室测试结果得到,加载前期试样内部含水率是导致超声波特征参数变化的主要原因;而随着持续加载,孔周煤岩体内部裂隙的产生及扩展成为影响超声波特征参数变化的主导因素。因此在破坏阶段,试验值与理论值较为一致。(4)引入参数等效裂纹宽度,根据声波透射过程中的时差计算公式,计算出孔周煤岩体渐进性破坏过程中的等效裂纹宽度,建立了基于超声波特征参数的等效裂纹宽度模型。(5)根据孔周煤岩体渐进性破坏过程中超声波传播规律,采用团队设计的抽采钻孔孔周裂隙超声检测装置,在余吾矿区开展瓦斯抽采钻孔封孔质量超声检测现场工业性试验。结合分析钻孔内瓦斯浓度、超声波波形及波速,综合判定瓦斯抽采钻孔的密封质量,得到了抽采钻孔漏气的主要位置为密封段2～6m处,且采用新型CF膨胀水泥材料可以有效避免钻孔密封段漏气,保证瓦斯高效抽采。