煤体是一种典型的裂隙岩体介质。低渗煤层内部赋存大量的节理裂隙,但节理裂隙的有效连通率低,导致低渗煤体的高强度不易破碎和低渗透的特性。本文以陕北侏罗纪低渗硬厚煤层为对象,采用室内实验、理论分析、数值模拟和现场试验等综合方法,对水力压裂作用下的断续节理裂隙的起裂扩展规律进行了研究。主要研究内容及结论如下:(1)通过测定煤岩物理力学性质,分析了煤体裂隙分布特征,研究了断续节理煤体的破坏规律,确定了低渗煤体断续节理裂隙的主要改造类型。(2)基于断裂力学建立了断续节理煤层水压裂隙的起裂扩展模型,推导了断续节理水压裂隙的起裂方向、起裂压力以及扩展方向、扩展长度表达式,分析了压裂作用下断续节理的起裂扩展特征,给出了水压作用下,雁型叠合裂隙岩桥的张拉破坏、拉剪破坏以及剪切破坏判据。(3)研究了水压应力场、围岩应力场以及采动应力场作用下断续节理水压裂隙的起裂扩展规律,分析了压裂钻孔的有效应力影响范围,确定了断续节理水压裂缝的起裂扩展顺序。研究表明:水压促进断续节理翼型裂纹起裂扩展;最大主应力控制翼型裂纹扩展方向,侧压系数λ大于1时,断续节理起裂扩展压力降低,翼型裂纹扩展长度增大;局部的应力集中将改变翼型裂纹的起裂角度和扩展方向;采动应力造成煤体内断续节理起裂压力增大,扩展压力降低,断续节理翼型裂纹扩展长度较静载作用下增大;压裂钻孔的有效应力影响范围为3倍孔径,位于3倍孔径内的断续节理优先起裂扩展。(4)研究了压裂作用下煤体裂隙网络化形成特征,分析了不同压裂方式作用下的裂隙网络演化规律及渗流特性,给出了控制煤体裂隙网络化的最佳压裂方法。(5)工程应用研究表明:工作面煤体压裂后形成裂隙网络化,裂隙线密度及连通率扩大3～5倍,煤层结构显著改善,实现了煤层的节能环保开采。压裂煤层综采工作面煤体经动载与水压耦合作用预裂区块煤率可达61.47%,较非预裂区块煤率提高14.87%,压裂之后特大块相对减少,中小型块煤得到集中化制造,块煤产品结构区间分布合理化。