本文通过对野外露头区相关构造层的裂缝观测,结合岩心样品室内物理试验及测井资料,以单井地应力及裂缝参数为基本检验条件,在古构造应力场与现今地应力场数值模拟的基础上,对沁水盆地南部柿庄北地区3号煤层的裂缝参数空间分布进行了定量数值模拟,分析了裂缝发育规律及其静态与动态影响因素,从而达到了定量研究煤层裂缝特征的目的。通过对沁水盆地南部野外露头区的三叠系砂岩地层中的裂缝多为高角度剪切缝,走向以北西向和近东西向为主,具有同期共轭裂缝的特征。柿庄北地区3号煤层中与地表出露的砂岩属同一构造层,其中的裂缝具有相似的力学成因。通过对水力压裂等方法测量的井点地应力进行统计分析,确定了地应力状态在埋藏深度约600m和1000m时发生了两次转换。在充分考虑沁水盆地南部柿庄北地区3号煤层构造形态及地表起伏特征的基础上,建立符合真实埋深情况的地质模型。通过岩石物理测试并结合测井资料选取了合适的3号煤层及顶底板参数,建立有限元力学模型并对现今地应力场进行高精度数值模拟,得到了较理想的柿庄北地区3号煤层的应力分布结果。划分多个典型的构造区,对其主应力与煤层构造及埋深的关系进行拟合分析,认为构造形态是影响煤层应力分布的最主要因素。结合区域构造演化历史,柿庄北地区3号煤层的主要构造形态是在燕山运动早期由强烈的北东向挤压作用形成,后期的多次构造运动仅在原有的构造形态基础上进行了继承性改造,3号煤层中的构造裂缝的主要造缝期为燕山期。在柿庄北3号煤层现今有限元模型的基础上,缩小其构造起伏程度,由处理后的各节点坐标直接建立古模型,利用点载荷的施加方式并以当垂向应变量作为检验标准,得到燕山期构造应力场的数值模拟结果。建立裂缝参数与应力—应变的数学关系,综合古、今应力场的计算结果,对柿庄北地区3号煤层构造裂缝的空间分布进行了定量数值模拟。3号煤层裂缝线密度主要在20~40条/米左右。背斜地区裂缝密度较小而开度大,而西部地区及向斜地区的裂缝密度较大,但大多处于紧闭状态,断层带内部较为破碎,裂缝密度很大。煤层裂缝主要是为NEE与SEE两组共轭方向,断层带附近发育局部SSE方向裂缝。裂缝孔隙度分布具有明显的分区分带性,高值区分布在背斜轴部等构造高部位,低值区分布在向斜轴部等构造低部位。煤层构造裂缝渗透率各向异性明显,水平方向渗透率明显高于垂向渗透率。向斜轴部地区存在裂缝渗透率的低值,高值区出现在背斜轴部地区。煤层裂缝的孔渗性能主要受地质构造的影响,但不同构造区内的孔隙度、渗透率变化特征并不相同,复杂的地表形态导致的无规律变化的埋深扰乱了原有的孔渗分布规律,孔隙度、渗透率与埋深的相关性较弱。随着煤层气有效开采,地层压力的下降将导致煤层有效应力增加,裂缝孔隙度、渗透率均随之减小;但由于煤层气体的解析引起煤基质发生收缩应变,使得煤层的孔渗性增强。在对开发过程中煤层储层压力与基质收缩效应分析的基础上,采用试探性模拟的方法对其裂缝孔渗性进行动态分析,综合考虑两种动态变化因素,认为在开发过程中煤层裂缝的孔隙度、渗透率随地层压力的下降稍有减小,但整体分布规律变无明显变化,对煤层气的开采影响较小。