邓广哲，刘 华

（1.西安科技大学 能源学院，陕西 西安710054；2.教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室，陕西 西安710054）

我国以煤炭为主的能源结构仍是未来相当时期内能源的基本形式。《中国能源发展报告（2019）》显示[1-3]，2018 年我国能源消费总量为46.4 亿t 标准煤，占全球一次能源消费总量的23.6%。其中，陕北侏罗纪煤田位于鄂尔多斯聚煤盆地的核心区，累计探明保有煤炭源量1 360.56 亿t，是世界上少有的内陆三角洲成因巨大型煤田。但开采过程中，煤层坚硬夹矸层的存在严重制约了安全高效生产的进行。几十年来，广大学者提出了包括常规爆破及深孔预裂爆破、水压致裂、高压水射流割缝、气体爆破等方法，它们着重于改变煤层坚硬夹矸的外在压力，使坚硬矸石发生松动、破裂[4-8]。但目前这些方法对煤层夹矸作用效果相对单一，在一些地区的实施效果不甚理想。而CO2压裂作为1 种复合型压裂方式，利用CO2独有的物理化学性质，可以进入岩层较小的微孔裂隙中，在岩层破裂时有利于裂缝网络的形成[9]。目前针对CO2压裂技术的研究，主要集中在研发施工设备、增加CO2压裂液黏度、降低管柱摩阻等方面[10-11]。此外，诸多学者对CO2压裂裂缝起裂和扩展规律进行了研究。花岗岩超临界CO2和水压致裂实验发现，超临界CO2的破裂压力低于常规水压致裂的破裂压力，并且压裂形成裂缝形态更为复杂[12-13]。有学者研究了层状致密砂岩超临界CO2压裂裂缝扩展规律，发现在高水平应力差条件下，超临界CO2仍可以促进层理和天然裂缝的张开和剪切破裂，从而形成复杂的裂缝网络[14]。……