我国煤层气储量非常丰富,煤层气(瓦斯)既是一种清洁能源,又是煤矿重大动力灾害事故的有害源,因此从资源的利用、安全生产和保护环境的角度来看,开发煤层气势在必行。论文基于声波技术提高煤层气抽采率的方法,采用自制的声波作用下煤层气吸附解吸系统,实验研究了不同声强、不同频率的声波作用下煤对甲烷气的吸附、解吸及扩散特性,理论分析了声波作用对吸附、解吸模型参数的影响,探讨了声波促进煤中甲烷解吸、扩散的微观机理,研究取得的主要成果有:在声波作用和不加声波作用条件下,煤吸附甲烷的等温吸附曲线规律一致,吸附量随着气压的升高而增大,最终达到吸附平衡。声波作用下煤吸附甲烷能力降低,且随声强的增大,吸附量减少。其吸附特性可以用Langmuir,Freundlich、BET、D-R模型来描述,且Langmuir模型和D-R模型能较好的反映煤吸附甲烷特性,其模型参数a、K’、Qm、Qn随着声强的增大而减小,且与声强呈线性递减关系。在Langmuir模型和D-R模型中引入了声强参数,建立了声波作用下煤吸附甲烷模型。声波作用和不加声波作用两种条件下煤中甲烷解吸规律一致,均为初始解吸速度较大,随着时间的延长,解吸速率逐渐减小,最终趋于0,声波作用下解吸总量大于不加声波作用下,且声强越大,解吸量越大。两种条件下解吸特性可以用经验公式、扩散模型、渗透模型、解吸-扩散模型来描述,且扩散模型能较好的反映煤中甲烷的解吸特性,其模型参数α1,Qd∞,Qd∞1随着声强的增大而增大,且与声强呈线性递增关系;在扩散模型中引入了声强参数,建立了声波作用下煤中甲烷解吸模型。根据不加声波与加声波作用下煤中甲烷解吸实验,基于Fick扩散理论,分析了声波对Fick扩散模型参数的影响,得出在声波作用下,扩散系数DF增大,且声强越大,其值越大。声波作用下传质毕欧准数B ’i减小,表明声波使煤体内部扩散阻力减小,扩散能力增强,传质速度加快。声波强化煤层气解吸、扩散的机理,主要为声波的机械振动、热效应、空化效应,其热效应实验表明,煤体吸收声能温度升高,有利于煤层气解吸、扩散。