本文开展了不同煤体结构煤岩样品的煤岩组分测试、镜质体反射率测定和扫描电镜观察等常规实验工作,同时开展了低温氮吸附、低压二氧化碳吸附、低场核磁共振(NMR)、单轴/三轴压缩测试、声发射测试、电阻率和声波等测试工作。研究了煤体结构破碎过程中孔裂隙系统的演化规律和机理,声-电特征的响应机制,建立了利用测井信息判识煤体结构的分层模型,并且对沁水盆地南部不同煤体结构煤储层的有利区进行了预测。主要成果和认识有:(1)基于不同煤体结构煤岩样品孔隙结构实验分析,揭示了不同煤体结构煤样孔裂隙结构及其演化机理,结果显示低压CO2吸附和低温N2吸附可获取微孔和中孔的孔隙体积。低场核磁共振技术表征了不同煤体结构样品的大孔、中孔和微孔的孔隙分布特征,其中原生煤以微孔为主,碎裂煤相较于原生煤微孔比例减少,中孔比例增多,碎粒煤的微孔和中孔孔隙比重降低,而大孔比例显著增高。(2)阐明了不同煤体结构样品在单轴/三轴压缩条件下煤岩应力-应变、声发射和电阻率以及声波速度动态变化模型。随着煤体结构破碎程度的增强,从原生煤到碎粒煤,煤岩杨氏模量和抗压强度显著降低,声发射计数减弱,电阻率以数量级形式增高,为利用地球物理信息判识煤体结构的响应特征提供了实验和理论基础。(3)在煤岩取芯煤体结构观察的基础上,建立了利用自然伽马、深侧向电阻率、声波时差和密度测井信息定性判识标准,即随着煤体结构破碎程度的增强,自然伽马和密度测井幅值降低、深侧向电阻率和声波时差测井幅值升高。以0.1m为尺度,分析了密度-自然伽马和声波时差-深侧向电阻率交汇图,建立了煤体结构定量判识模型。(4)揭示了沁水盆地南部煤体结构煤储层有利勘探开发区。利用不同煤体结构煤储层的厚度比例建立了“原生煤、碎裂煤和碎粒煤的三端元图”,将煤体结构储层分为四种类型,即I区原生煤主控区,II区碎裂煤主控区,III区碎粒煤主控区和IV区过渡区。II区碎裂煤主控区的裂缝系统发育程度较高,且连通性较好,显著提高了煤储层的渗透率,有利于水力压裂技术的实施和煤层气资源的开采。