深部煤层具有高瓦斯、低透气性特点,CO2气爆作为煤层增透的有效手段之一,可显著提高瓦斯抽采效率,故探究CO2气爆的作用机理,能够指导该方法在保障安全生产的前提下最大限度的提升经济效益。本文基于弹性力学与断裂力学,构建CO2气爆煤岩体裂纹扩展力学模型,描述了应力波强弱与裂纹扩展迹长的关系,说明了爆生气体的能量加持作用。不含空孔煤岩体受到CO2气体冲击时,煤岩体爆孔孔周在应力波作用下,于边界处产生四周均布的拉应力载荷,致使煤层自中心处环向开裂。爆生气体在吸收冲击波能量后发生膨胀并释放一定的能量,对应力波产生协同作用,促使煤岩体爆孔孔周裂纹得到充分发展。考虑到自由面对裂纹扩展的影响,引入空孔效应,分别开展了不含空孔与含空孔试样的CO2气爆物理试验。利用光学非接触式应变测量系统（VIC-3D）观测试样表面位移变化,分析煤岩体爆孔孔周裂纹扩展规律,并通过超声波监测系统收集爆破过程中的波幅,计算衰减系数以反映煤岩体内部损伤情况。CO2气爆过程中两次超声波波幅的出现并非偶然,其反映了爆生气体协同应力波促进裂纹扩展的实质性。应力大小可以反映应力波与爆生气体协同作用的强弱,应力越大,协同作用越强,裂纹扩展越充分。应力与衰减系数在峰值时间段的重合现象,说明该时间段应力波与爆生气体的协同作用最强。对角线方向上应力强度因子的水平分量与竖直分量基本持平且试样的裂纹扩展最深,说明水平分量与竖直分量越接近煤岩体越容易开裂。自由面的增加诱发了空孔效应,CO2气爆过程中压缩波与反射波迭加产生径向拉应力,突破煤岩体抗压强度后,发生破碎,爆腔内压力逐渐达到峰值,在爆孔与空孔之间形成一条近似直线的主裂纹通道,对煤岩体裂纹扩展起导向作用。此时,应力与衰减系数均达到峰值,煤岩体内部损伤最为剧烈。采用LS-DYNA软件,分别在不含空孔和含空孔条件下,模拟研究CO2气爆后煤岩体爆孔孔周裂纹扩展规律,具象化反映空孔的导向性。数值模拟CO2气爆下含空孔煤岩体裂纹扩展特征演变情况,发现0.13s主裂纹通道形成,0.18s煤岩体应力达到峰值且能量耗散最大。能量与应力的负相关关系与试验结果一致,表明CO2气爆过程中,空孔效应为煤岩体裂纹扩展提供了良好的导向作用。本文将理论分析、试验探究及数值模拟有机结合,完善了 CO2气爆致裂的基础理论体系,阐明了爆生气体对应力波的协同作用,反映了空孔效应影响的煤岩体裂纹扩展特征规律,能够指导CO2气爆技术安全高效的应用于煤矿生产现场,对进一步强化煤层增透效果、提高瓦斯抽采效率具有重要现实意义。