我国煤层地质条件复杂,且普遍存在低渗透性、高吸附性的特点,给瓦斯的抽采带来了很大的困难,必须采用人工致裂增透技术来改善煤层的透气性从而促进瓦斯的抽采利用。无水压裂技术是近些年的研究热点。液态CO₂循环致裂,即以液态CO₂介质作为压裂液,通过循环注入煤岩体的方式,提高煤体的透气性。层理结构对煤体的物理力学性质有较为明显的影响,为了进一步的认识层理结构发育的煤体在循环注入液态CO₂过程中的损伤演化特征,本文通过理论分析、实验和数据分析的方法,研究层理方向对煤体致裂前后的规律特征的影响,进而为现场层理结构发育煤层注入液态CO₂增透瓦斯抽采提供理论和技术支持。首先以液态CO₂致裂为基础,以煤体的层理方向为切入点,结合岩石力学的相关知识,主要从热应力和孔隙水作用的角度分析了层理方向对煤体在液态CO₂循环致裂的损伤破坏机理,并且总结了液态CO₂致裂的优点。从宏观角度观察分析了不同层理方向煤体在致裂过程中的表面裂纹的发育规律,同时开展了液态CO₂致裂时的声学特性分析,根据纵、横波波速的变化规律分析其各向异性特征,分析纵波波速的动态变化,引入双因素分析和动力学参数计算。实验结果表明,致裂后层理煤体纵波波速下降明显,煤体的动力学参数也均有明显的变化,且层理效应明显。说明注入液态CO₂对煤体内部孔隙有显著改善作用,使煤体内部损伤增大,且层理方向效应明显。开展了液态CO₂循环致裂不同层理方向煤体的力学特性实验研究,通过单轴压缩和巴西劈裂实验测试致裂前后层理煤体的各种力学参数的变化特征。实验结果表明,循环注入液态CO₂对煤体的力学性质有显著的影响,煤体的峰值强度、弹性模量和抗拉强度均出现明显下降,损伤变量明显,表明煤体的强度和刚度、抵抗拉伸破坏的能力均有所下降,且与层理方向有明显相关的关系。利用核磁共振从微观角度定量地分析了层理方向对煤体内部孔隙发育的影响,通过T₂谱图的变化特征分析煤体致裂前后的孔径分布、孔隙度和孔隙空间。结果表明,致裂后煤体内部孔隙发育明显,由中小孔径向大孔径发展,总孔隙度和有效孔隙度均增加,孔隙空间更大,且与层理方向成正相关关系。开展了液态CO₂循环致裂不同层理方向煤体的渗透率测试实验,并分析了层理方向和瓦斯压力下的渗透率变化规律。通过双因素方差分析影响因素,结果表明,渗透率随着循环次数的增加而提高,随着层理角度的增大而增大,且二者在致裂过程中均对渗透率的变化有着显著的影响。该论文有图50幅,表13个,参考文献109篇。