我国煤层具有低渗透、低孔隙度和高应力等特点,不利于煤层气的生产。近年来,煤层甲烷微生物强化开采技术逐渐被提出。煤的孔隙作为地下水和煤层气储集场所与运移通道,其结构特征将直接影响煤层气的富集与运移。但现有研究中关于生物强化煤层气技术研究更多的集中于褐煤等低阶煤和生物产气方面,对生物强化煤层后孔隙结构变化研究相对较少,尤其是中高阶煤,煤炭生物降解转化作用机理仍有待进一步研究,而且生物转化作用对改变煤层渗透率的直接实验研究较少。因此,研究生物转化作用对烟煤孔隙微观结构及其渗透率的影响对于改善煤层结构,提高储层的渗透率具有重要意义。本文采用室内实验与理论分析相结合的方法,开展了生物转化作用对烟煤孔隙微观结构和表面化学性质的研究,揭示了生物转化作用机理;研究了生物转化对孔渗性的影响,主要研究结论如下:(1)通过开展生物营养液浸泡改性实验,研究了生物转化对烟煤孔隙微观结构的影响。采用高压压汞(MIP)、低温液氮吸附(LP-N₂GA)和扫描电镜(SEM)技术表征了煤样孔径分布、孔隙连通程度和表面形貌。根据孔隙结构特征,确定了生物转化作用中最合适的p H和营养液处理方式。结果表明:生物转化增加了煤的大孔分布,微孔和中孔减少,塔山和平顶山煤样孔隙度分别增加了33.80%和22.89%。用于微生物改变孔结构的营养液的最佳p H为7。矿井水中含有更多生物营养物质,其配置的营养液的更有利于微生物活性,对孔隙结构的影响更大。(2)采用X射线衍射(XRD)和傅里叶红外光谱(FTIR)技术对生物转化前后煤样的矿物质含量和表面基团进行了表征,揭示了生物转化机理。由于生物转化,部分微生物进入煤孔,通过一系列生物作用,煤表面有机物被微生物消耗,使含氧官能团减少,煤表面产生降解作用,石英等含量降低,黄铁矿含量增加,煤的晶化程度降低。由于对有机物的降解作用,孔径逐渐扩大,孔隙连通性增强。(3)通过生物转化前后煤样渗透率和孔隙度测试,研究了生物转化对渗透性质的影响。结果表明:两种不同生物营养液下,生物转化使塔山煤样的渗透率提高了496.78%和651.12%。且富含Ni、Co、Se、W等微量元素的营养液更有利于孔隙渗透性质的改变。生物转化后煤样应力敏感性降低,但煤样渗透率对孔隙度的敏感性增大,孔隙微观结构的改变导致煤样渗透率的提高。