CH₄和CO₂吸附/解吸受控于煤储层孔裂隙结构和化学结构,又是深部煤层封存CO₂和强化煤层气（CH₄）开采（CO₂-ECBM）的重要因素。适宜煤储层封存状态下的CO₂为超临界流体,其除了与煤体之间具有物理吸附作用外,还存在着复杂的流-固作用。这一流-固作用改变了煤的孔裂隙结构和化学结构,进而影响了煤体CO₂的封存性能和CH₄的采收率。论文以不同的煤体结构、煤岩组分和煤级的样本为研究对象,采用显微CT、低场核磁共振、压汞、气体探针分子（N₂/CO₂）吸附、小角X射线散射、傅里叶变换红外光谱、X射线俄歇电子能谱、¹³C固体核磁共振和高压气体吸附/解吸的测试手段,系统地研究了CO₂-ECBM中煤储层孔裂隙结构和化学结构对CH₄和CO₂吸附/解吸的影响。主要研究成果包括:（1）通过对煤岩组分差异较大的构造煤孔裂隙结构及其对CH₄和CO₂吸附/解吸影响的研究表明:（1）构造变形和煤岩组分分别决定了渗流孔和吸附孔的非均质性;块状构造煤的显微构造、孔裂隙发育程度和连通性差异是CH₄和CO₂吸附/解吸性能变化的主要原因;对于粉状煤样,煤岩组分和表面化学结构是决定其吸附性能的主要因素。（2）不同类型构造煤CO₂最大吸附容量是CH₄的1.22-1.28倍,CO₂/CH₄优先吸附比介于1.38-2.03。上述研究表明在深部构造煤储层注入CO₂开采CH₄是可行的。（2）基于动态超临界CO₂流体（SCCO₂）萃取装置,对SCCO₂流体与瘦煤的富镜质组和富惰质组煤样在45^oC和12MPa条件下进行了模拟实验,结果显示:（1）SCCO₂流体对煤中无机矿物无显著影响。（2）SCCO₂流体作用后,富镜质组煤烃类化合物的萃取率高于富惰质组煤;富惰质组煤表面官能团含量降低,微孔孔隙度显著下降,且中孔-大孔孔隙度和开放孔含量明显升高,而富镜质组煤这一变化特征与富惰质组煤相反,表明SCCO₂流体导致其孔隙和化学结构的变化是不可逆的。（3）SCCO₂流体作用提高了富镜质组煤CH₄和CO₂吸附能力,增大了CH₄和CO₂吸附滞后程度;对富惰质组煤而言,这一作用可造成CH₄最大吸附容量上升与吸附滞后程度减弱,而CO₂最大吸附容量和吸附滞后程度均在下降。SCCO₂流体导致的孔隙和化学结构变化决定了富镜质组煤和富惰质组煤的吸附/解吸变化。（3）为了揭示混合流体导致的表面化学和孔裂隙结构变化对CH₄和CO₂吸附/解吸性能的影响,基于动态SCCO₂流体萃取装置,在45^oC和12MPa条件下,模拟了去离子水DH₂O-SCCO₂混合流体与弱粘煤、气煤和无烟煤的相互作用,结果表明:（1）DH₂O-SCCO₂流体与煤基质中粘土、碳酸盐和硫酸盐矿物之间存在地球化学反应。（2）DH₂O-SCCO₂流体作用降低了煤体的挥发分、有机硫官能团和含氧官能团含量,但提高了C-C/C-H官能团含量,造成了煤表面化学结构的不可逆变化。（3）DH₂O-SCCO₂流体作用减弱了煤样的微孔孔隙度;而矿物的溶解作用和水分丢失引发的煤基质收缩可增加大孔和裂隙的发育程度,进而提升了煤层渗透性;煤级和表面化学特征决定了混合流体与中孔结构的相互作用,弱粘煤中孔比表面积下降,中孔和大孔-裂隙的连通性下降,而气煤和无烟煤表现出相反的现象。（4）DH₂O-SCCO₂流体作用会降低煤样CH₄最大吸附容量,降幅为0.80%-6.20%,弱粘煤和无烟煤CO₂最大吸附容量降幅分别为5.35%和0.77%,但气煤的CO₂最大吸附容量上升4.59%;弱粘煤和无烟煤的CH₄和CO₂孔隙扩散-吸附率降低,气煤增大;弱粘煤CH₄和CO₂吸附滞后程度增大,且气煤和无烟煤CH₄减弱,CO₂增强。DH₂O-SCCO₂流体作用后,不同煤级煤的孔隙结构和表面化学性质的综合作用造成CH₄和CO₂吸附/解吸性能的差异演化。