煤层气是煤矿开采时的伴生能源,不仅具有高效清洁的特性,还具有一定危险性,威胁煤矿安全开采。提高煤层气开发利用效率不仅可以保证能源充分利用,还可以减少环境污染,确保采矿安全。煤岩渗透率是反映煤层气储层内气体流动的关键参数。随煤层气资源开采深度增加,储层应力、滑脱效应和基质吸附膨胀/收缩的变化将会影响煤层气的流动,导致煤岩渗透率发生动态变化。因此,探究孔隙压力、基质吸附膨胀/收缩、外应力和滑脱效应对煤岩渗透特性的影响,对于提高深部煤层气开采效率和防治煤矿煤层气灾害具有深远的意义。本文以重庆松藻煤矿和山西晋城寺河煤矿的煤样为研究对象,利用含瓦斯煤热-流-固耦合三轴伺服渗流装置分别进行不同外应力(轴压、围压)下孔隙压力升高和降低的煤岩渗流试验和不同孔隙压力下外应力升高的煤岩渗流试验。采用试验与理论相结合的方法,深入探讨不同应力边界条件下的煤岩渗透特性及其影响机制。主要取得了以下研究成果:(1)分别开展不同外应力条件下孔隙压力升高和降低的渗流试验。基于煤岩双孔隙结构介质的特性,结合考虑升压过程中煤岩力学性质、滑脱效应、吸附膨胀及吸附层厚度变化等因素,构建包含基质与裂隙的双孔隙渗透率模型。然后通过引入修正函数L(p),进一步量化降压过程中煤岩渗透率变化情况,以探究煤岩渗透率在孔隙压力升降过程的响应机制。(2)分别开展不同孔隙压力条件下外应力升高的渗流试验。基于表面自由能的变化,引入弹性模量折减系数R_m表征吸附变形方程,并分析CH₄或CO₂注入时的煤岩吸附变形规律。然后,基于应力-应变的关系,通过广义胡克定律推导一个基础渗透率模型,并将其发展为三个特定边界条件的渗透率模型。通过试验数据从各角度验证模型的合理性,以探究不同应力边界条件下的煤岩渗透特征及其影响机制。(3)基于双孔隙渗透率模型,推导基质滑脱系数和裂隙滑脱系数动态方程,并建立考虑动态滑脱效应的煤岩双孔隙渗透率模型。通过本文孔隙压力升高阶段的试验数据对新建渗透率模型进行验证,以揭示应力作用下滑脱效应的动态演化及其与煤岩渗透特性的响应机制。