深部煤层岩石力学特性及微构造、顶底板岩性组合、煤层厚度、夹矸厚度对其应力影响机制不清,制约了差异化气藏工程设计、大规模压裂改造设计参数优化和单井产量的大幅提升。首先,采用三轴抗压试验、巴西劈裂试验、三轴抗剪试验及阵列声波测井曲线,探究静态岩石力学参数单井分布特征;然后,通过差应变试验方法明确研究区煤层、顶底板现今地应力大小;最后,基于力学试验结果,构建三维地质力学模型并开展了不同条件下的应力模拟,以获得不同微构造形态、岩性组合、煤岩厚度和夹矸厚度等因素对深部煤储层的应力影响机制。结果表明:(1)基于岩石力学试验,研究区深部煤岩样品的煤岩平均弹性模量为7.19 GPa,平均泊松比为0.32,平均抗张强度为2.68 MPa,平均垂向应力为51.78 MPa,平均最大水平主应力为43.66 MPa,平均最小水平主应力为37.57 MPa。(2)数值模拟表明煤岩微构造、煤层厚度和顶底板岩性组合等对煤岩地应力均有较大影响,在相同顶底板条件下,煤层从正向微构造向负向微构造转变的过程中,煤层最小水平主应力逐渐增大,负向构造部位地应力大于正向和平缓微构造部位,随着煤层与围岩力学性质差异性的增大,煤层地应力呈减小趋势,且减小幅度依次为负向构造>正向构造>平缓区;(3)鄂尔多斯盆地深层8号煤的6种顶底板岩性组合中,顶板灰岩-底板砂岩组合下的煤岩最小水平主应力最小,顶板泥岩-底板泥岩组合下的煤岩最小水平主应力最大,顶底板与煤层力学性质相差越大,煤岩应力值越小;(4)其他条件相同时,随着煤层厚度的增大,煤岩水平主应力、水平主应力差总体呈增加趋势,厚度变化对厚度小于4 m的薄煤层的应力影响更为敏感,当煤层厚度大于4~6 m后,水平主应力、水平主应力差增幅趋于平缓,故建议水平井开发的深部煤层厚度下限为4 m;煤层厚度从2 m增大至10 m,最小、最大水平主应力增幅分别为12.9%和23.3%,水平主应力差增幅达98.3%;(5)夹矸厚度从0.5 m增至7 m过程中,夹矸所受水平主应力及应力差下降幅度明显,降幅约为34.1%,当夹矸厚度大于3 m时,夹矸水平主应力、水平主应力差降幅趋于平缓。为深部煤层气开发方案优化设计、工程差异化设计及单井产量差异原因分析等方面,提供了重要的试验和理论指导依据。