孔裂隙结构是煤岩储层中流体运移的主要空间,决定了煤层气的运移规律与抽采效率。然而,当前煤岩渗透率模型大多未考虑真实三维孔裂隙结构的特征参数,很大程度上限制了对煤样真实渗透率的认知与预测。本研究引入数字岩心技术,探究了煤样孔隙拓扑空间识别及参数量化表征,并且结合分形理论、Poiseuille流动定律以及达西定律,构建了考虑三维裂隙网络结构特征参数的渗透率分形模型,并从参数有效性及模型可行性两方面进行了验证。结果表明:高精度X-ray CT成像扫描实验能够实现煤样内部组分的三维可视化,煤样不同位置的孔裂隙结构差异显著,是造成煤样非均质性与各向异性的主要原因。此外,将建立的煤岩渗透率分形模型计算得到的渗透率与等效孔隙网络模拟开展的孔隙数值模拟计算得到的渗透率进行对比,验证了渗透率模型的有效性,并且将不同煤样渗透率实验数据与模型进行对比,证实了渗透率模型在不同煤样渗透率预测上的可行性。研究成果对于揭示煤层气在三维孔裂隙结构空间内的渗流机制以及评估煤层气抽采具有重要的理论意义与工程应用价值。