由于我国煤矿地质条件复杂,煤矿瓦斯依然是矿井灾害事故的主要致灾源。据统计,我国煤炭资源赋存中,中高阶煤与低阶煤各占半壁江山,因此,低阶煤储层瓦斯高效抽采与煤矿安全生产对保障我国煤炭能源供应具有重要意义。实践证明,瓦斯抽采是煤矿瓦斯灾害防治的主要技术手段之一,但高瓦斯、低渗透、低阶煤储层瓦斯由于煤层特点导致抽采瓦斯浓度低、抽采效果差,使得常规抽采技术难以满足矿井安全生产的要求。已有研究证实,高压注水措施是瓦斯治理的有效技术措施之一,因此针对低阶煤储层瓦斯赋存的特点,深入研究高瓦斯低渗透低阶煤层瓦斯水力化防治的新技术,对于降低低阶煤瓦斯灾害、保障我国西部低阶煤安全开采具有重要实际意义。本文以胡家河煤矿为研究对象,采用理论分析、实验研究、现场试验等手段相互结合的方法,系统研究了高压水侵入煤体过程中煤与水的耦合作用及其对煤体致裂、瓦斯解吸、驱替、渗流等的作用规律,并以此为基础提出了“高压水致裂增透瓦斯抽采与残余瓦斯水锁封堵”相结合的低阶煤瓦斯治理新方法。具体研究成果如下:1)对胡家河矿煤体润湿特性及影响因素进行实验分析发现,润湿特性较差。胡家河矿煤体润湿特性受活性剂、孔隙结构、表面官能团等因素影响:表面活性剂能够显著改善煤体润湿特性,煤体孔隙呈倒墨水瓶型孔隙,且表面孔隙较多,煤体表面亲水基团占较低,不易被润湿。2)采用静态吸附装置进行含水煤体等温吸附实验发现,煤体瓦斯吸附量随着平衡压力的增加而增大。由于水分子的存在,其与甲烷具有竞争吸附、封堵孔隙通道、阻碍煤体吸附作用,使得等压条件下随着含水率的增加,煤体瓦斯吸附量逐渐降低;在含水率为8%时,最终吸附量最小。3)采用渗流实验平台对含水煤体进行渗流实验发现,恒定气压条件下,煤样渗透率随着含水率的增加呈逐渐降低的趋势;恒定含水率,不同气压条件下,煤样的渗透率k随着围压的增大呈现逐渐减小的趋势;恒定含水率,不同围压条件下,随着瓦斯气压的增大,煤体渗透率k先减小后增大,呈现“V”字型,且煤样渗透率k的拐点在2.5 MPa附近。4)采用单轴压机压裂不同含水煤体的实验发现,随着含水率的增大,煤样的抗压强度逐渐降低,峰值应变增大。在其他条件相同的情况下,平行层理方向的屈服极限均明显大于垂直层理方向的屈服极限。胡家河煤硬度较强,实验过程中,开始声发射信号较少,而在屈服阶段,应力与声发射信号几乎同时达到峰值5)通过高压水作用含水煤体实验发现,含水煤体起裂点随着煤体含水率增加,呈指数函数下降。抗压强度峰值随着含水率的增大,不断发生右移,且煤体压密区间也随着含水率增加而不断扩大。在压裂过程中,吸附孔随着含水率的增加逐渐减少,渗流孔逐渐增加。在高压注水前后煤样的解吸实验中发现,煤体解吸量随着含水率的升高而降低;对比注水前后煤样的解吸规律可知,注水后解吸的瓦斯量减少。6)通过高压注水现场试验发现,高压水压裂试验中瓦斯长达30天处于高浓度,说明压裂试验增透效果显著;注水试验钻孔最终稳定瓦斯浓度相比抽采试验较低,注水对抽采煤体瓦斯具有阻滞缓释作用,因此注水能够明显抑制煤体瓦斯释放。本论文所获得的研究成果对高压注水增透和封堵残余瓦斯的工程应用具有一定科学意义,有利于胡家河矿区更好掌握煤层瓦斯吸附渗流的变化规律及其瓦斯抽采机制,为胡家河矿区煤储层瓦斯高效抽采方法的建立与工程应用提供理论支撑和指导。该论文共有图81幅,表22个,参考文献99篇。