数值模拟技术是在煤层中注入CO₂提高煤层CH₄采收率(CO₂-ECBM)工程方案优化设计与增产效果评价的有效方法。考虑温度效应和有效应力影响下的CO₂与CH₄竞争吸附、扩散与渗流作用,以及煤层孔隙度与渗透率的动态演化特征,建立了CO₂注入煤储层结构演化-流体运移-储存能力THM(thermo-hydro-mechanical)全耦合数学模型,并采用有限元法进行多物理场全耦合求解。通过对沁水盆地3号煤层典型五井式CO₂-ECBM开发井网开展模拟,探讨了不同注入压力条件下CO₂注入与CH₄产出特征。模拟结果显示,数学模型具有较高的准确性,证实了CO₂-ECBM过程中煤层渗透率总体呈降低趋势,注入井附近渗透率主要受CH₄与CO₂竞争吸附的影响;注CO₂对提高CH₄累计产出量具有积极作用,增大注气压力可提高CO₂注入及CH₄产出的效率。