本论文以沁水盆地柿庄北地区3#煤层为研究对象,通过资料调研、样品采集、实验测试明确了煤样的煤岩煤质特征、储层物性特征、气体吸附特征等;使用数值模拟软件,针对目的煤层进行不同条件下的CO₂-ECBM数值模拟,分析了不同条件下进行CO₂-ECBM的气体产能及CO₂封存效果,对研究区内深部煤层气的开发具有指导意义。自区内及周边三大煤矿(长平煤矿CP、赵庄煤矿ZZ、师庄煤矿SZ)采集相关目的层煤岩样品。煤样均为原生结构煤,工业分析结果显示三块煤样水分含量均极低,样品CP和ZZ为低灰-高固定碳煤,样品SZ则为高灰-低固定碳煤;煤样镜质组含量均在60%以上,不含壳质组,镜质体反射率均达至无烟煤阶段(Ro>2.0%)。低温液氮实验结果表明,三块煤样BJH总孔体积平均0.0061ml/g,BET比表面积平均1.52m²/g,以SZ样品最大;低温CO₂吸附实验结果显示,样品CP和ZZ的微孔发育优于样品SZ,同时也证明了微孔对煤储层吸附气容量起着绝对的控制作用;压汞实验表明,三块煤样孔隙度平均5.5%,渗透率均不超过1×10-3μm²,属低孔渗储层。利用修正后的Langmuir方程对纯气体吸附实验数据进行处理发现,同一块煤样对CH₄、CO₂、N₂吸附能力依次为CO₂>CH₄>N₂,而就同一气体而言,样品CP和ZZ因其更多的微孔使得吸附能力高于样品SZ;多元气体吸附-解吸实验结果显示:同一种气体比例条件下,样品CP和ZZ的吸附能力同样高于样品SZ;不同气体比例条件下,混合气体中CO₂含量越高,样品吸附量也相应增大,但解吸等温线相对吸附等温线的滞后现象也愈发明显;同时吸附过程中,游离气中CH₄的组分浓度相较供应气均表现为先急速的升高其后平稳下降,CO₂组分浓度变化规律与CH₄相反,而整个解吸过程中CH₄组分浓度先升高后降低、CO₂浓度先降低后升高;利用原始公式计算得到的CO₂-CH₄分离因子要高于利用Langmuir参数计算得到的CO₂-CH₄分离因子,同时原始混合气体中CO₂组分浓度低的对应各自样品的CO₂-CH₄分离因子更高,相分离图表明混合气体吸附过程中CO₂组分的吸附速度是由快到慢,CH₄组分的吸附速度先慢后快。利用SIMEDWin软件进行了不同产注井距、不同气体组分条件下的CO₂-ECBM数值模拟,结果表明210m是较经济有效的产注井距;利用N₂-CO₂混合气体进行N₂&CO₂-ECBM时,发现N₂仅会影响气体的采出速率,无法增加CH₄产能,因而可根据具体的生产要求适当调整注入气中N₂的比例。