随着煤矿几十年的高强度开采,我国传统煤炭开采省份山东,山西,东北等地开采深度不断延伸,井工条件越发复杂。传统煤矿灾害瓦斯,水害,冲击地压更加严重,煤层瓦斯含量越来越高,瓦斯突出风险加大,但我国瓦斯平均抽放率,利用率仍然很低,寻找一种更加高效安全的瓦斯治理和利用方式迫在眉睫。本文将石油领域成熟的射孔技术用于瓦斯抽放,能够大大降低煤层中瓦斯含量,缩短预抽放时间,提高经济效益,为煤矿安全开采,瓦斯治理提供了新的途径。该技术还可给地面煤层气采集利用提供气源保障,前景广阔。本文将聚能射流理论模拟和实验结合起来,对射孔弹侵彻煤层效果进行研究,分析煤层靶板受到侵彻后裂隙演化和应力变化,论证了射孔技术在煤层增透上的可行性与安全性。首先使用模拟软件LS-DYNA建立三维立体模型,对射孔弹射流形成和侵彻煤层过程进行数值模拟,将射孔弹侵彻煤层与常规切缝药卷爆破效果进行对比,结果表明,侵彻深度与作用面积较常规切缝药卷爆破分别提升了250%和2592%,为射孔技术在低透性煤层的应用提供了理论依据。然后模拟了药型罩锥角60°、70°、80°、90°四种角度下金属射流形成过程及侵彻煤层效果,最优锥角为80°;模拟药型罩截顶半径为1 mm、2 mm、3 mm、4 mm下侵彻效果,最优截顶半径为2 mm。综合模拟结果与煤矿客观条件设计出了适合煤层增透的聚能装药结构。最后通过实验得到了相同结构下,铜粉末药型罩与紫铜药型罩对潞安集团五阳煤矿大型煤块侵彻效果,结合实验结果和药型罩适应性等多方面因素确定使用铜粉末药型罩。煤层埋藏深度,煤炭变质程度的不同,煤层强度差距较大。因此针对不同煤层,要合理设置钻孔直径,钻孔间距,改变射孔弹的装药高度,封孔长度等各种参数。这些参数的改变能够确保在复杂的地下开采环境中,节约,高效,安全的实行作业。本次实验结果与模拟结果基本接近,表明利用数值模拟设计不同煤层专用射孔弹进行煤层增透,指导实验进行提供参照。