煤层气（煤矿瓦斯）是优质的清洁能源。我国埋深2000米以浅煤层气地质资源量约36.81万亿立方米，居世界第三位。国家高度重视煤层气开发利用和煤矿瓦斯防治工作，《煤层气十二五发展规划》明确提出：重点实施煤矿瓦斯抽采利用规模化矿区建设，2015年煤层气抽采量达到210亿立方米。其目的在于缓解我国的能源供需矛盾，确保煤矿安全生产。

煤层气抽采可分为地面抽采和井下抽采两种：

①煤层气地面抽采技术

煤层气地面抽采主要采用水力压裂技术，其要求有厚度较大的煤层或煤层群，煤层的渗透性要较好，以及较有利的地形条件，而中国煤层大多属于高阶煤，原生裂隙相对较少、渗透性低，尤其在瓦斯赋存较为丰富的西南地区，多为山区丘陵，煤层薄（厚度0.8m~2.0m）、煤质松软（煤体坚固性系数＜0.5），不适合采用地面压裂进行抽采，2013年煤层气地面抽采量为29.26亿立方米，仅占总抽采量21.2%。

②煤层气井下抽采技术

目前，我国煤层气主要以井下抽采为主，2013年井下抽采煤层气为108.87亿立方米。由于我国70%的煤层是低透气性煤层，需要采用强化措施增加煤层透气性，以达到高效预抽煤层瓦斯的目的。目前强化瓦斯抽采的措施主要有：密集钻孔、深孔预裂爆破、高压水射流割缝等。

a.密集钻孔

密集钻孔强化瓦斯抽采是指通过增加钻孔直径、增大钻孔密度提高瓦斯抽采效果。实践证明：钻孔的有效抽采半径随抽采时间的增加而增大，当时间达到某一临界值时，即达到极限抽采半径。若两钻孔间距超过极限半径的两倍，无论怎样增加抽采时间，钻孔之间煤体中的瓦斯总有一部分无法抽出。而钻孔密度过大，在钻孔施工过程中易出现串孔、卡钻而导致钻孔失败。在煤层透气系数较低的情况下，靠提高抽采负压来增加瓦斯抽采率的方法效果不明显。

b.深孔预裂爆破

深孔预裂爆破是在回采工作面的进风巷和回风巷每隔一定距离，平行于采煤工作面打一定数量的深孔和控制孔，深孔与控制孔交替布置。利用炸药爆炸的能力、瓦斯压力及控制孔的导向和补偿作用使煤体产生新的裂缝，并促使原生裂隙的贯通、延伸，从而提高瓦斯抽采率。该技术由于在煤层中钻孔、输排钻屑、深孔装药与爆破环节，都随炮眼深度的增加而难度加大，操作的安全性与引爆成功率也随着炮眼深度的增加而下降。由于技术要求高，它的推广应用范围比较有限。

c.高压水射流割缝

高压水射流割缝是由重庆大学李晓红、卢义玉提出的一种有效强化瓦斯抽采技术，其技术是通过高压水对煤体冲击破碎形成类圆盘状缝隙，释放煤层中的有效体积应力，造成应力场重新分布，促进煤体内孔隙和裂隙的连通面积，从而增大煤层透气性。该技术目前已广泛应用在西南地区高瓦斯低透气性煤层穿层条带、本煤层及石门揭煤预抽瓦斯施工中。但该技术单孔卸压、增透范围有限，不能满足瓦斯高效抽采的要求。

水力压裂作为石油及天然气开采中一种重要的增产措施，近些年被借鉴到煤矿井下强化煤层气抽采中。常规煤矿井下水力压裂方法通过在煤层底板岩层瓦斯抽采巷道中向煤层打钻孔，利用钻孔向煤层中注入高压水对煤层进行压裂，促使煤层原有裂隙的延伸和贯通，形成有效瓦斯运移通道，提高煤层透气性。但由于煤系地层的地质条件与常规油气储层差异很大，采用油气系统的压裂理论不能完全解释煤系地层水力压裂的起裂及扩展问题。同时，在深部复杂煤层中，煤层具有高地应力、节理裂隙发育等特点，造成井下水力压裂时起裂压力大幅增加，对煤层顶底板变形破坏、压裂相应配套设备成本及安全风险的大幅提高；同时水压裂缝在扩展过程中极易受到干扰，造成裂缝扩展无序，裂缝容易转向顶底板岩层扩展，致使增透范围有限和后续煤炭开采时顶底板支护困难，因此，必须对目前常规煤矿井下压裂方法进行革新，才能实现煤层气高效开发和安全抽采的目的。

针对目前煤矿井下压裂理论研究和技术方面存在的上述问题，本研究针对煤系地层的结构特点，在对煤矿井下水力压裂起裂和扩展机理方面研究的基础上，提出了煤矿井下多孔联合压裂的新方法，该方法通过在中心压裂钻孔两侧按照人为预想的裂缝扩展方向布置若干辅助钻孔，在对压裂钻孔正式压裂前，对辅助钻孔进行保压注水一段时间，再对中心压裂孔实施压裂。该方法的优点在于，通过对辅助压裂孔保压注水，能够在压裂钻孔周围形成一个连续带状的高孔隙压力区域，一方面，裂缝尖端附近煤体的高孔隙压力能够降低裂缝扩展所需的水压，从而减小对煤层顶底板岩层的破坏，另一方面，水压裂缝的扩展方向在宏观范围内受孔隙压力梯度的方向和分布的影响，裂缝会沿着高局部孔隙压力区域扩展，从而诱导水压裂缝按照人为预想的方向扩展，增大有效压裂范围。初期试验表明，通过多孔联合压裂的方法能够有效降低煤层压裂所需泵压，提高有效压裂范围，增加煤层气抽采量。但是，对于非均匀孔隙压裂场对水压裂缝的控制机制尚不明确。因此，需要对煤层压裂机理及孔隙压裂场对水压裂缝扩展的影响规律开展深入研究，为煤矿井下水力压裂技术的优化、提高煤层气抽采量提供一定的理论支撑及实用指导价值。