预抽煤层瓦斯是矿井瓦斯灾害防治和矿区温室气体减排的有效方法之一,然而,我国70%以上的开采煤层都是低渗透煤层,且煤层吸附态瓦斯在抽采过程中难以解吸,这严重制约了预抽煤层瓦斯技术措施的实施效果。针对这一问题,本文按照“可控源微波辐射法促进煤层瓦斯解吸与扩散”的新思路,采用自主研制的可控源微波辐射作用下煤岩甲烷吸附解吸实验装置和扫描电子显微镜研究了微波辐射对煤体的甲烷解吸特性、升温特性与表面结构形态的影响规律,探索了可控源微波辐射对煤体的升温作用和损伤作用,揭示了可控源微波辐射对煤体中甲烷解吸特性的影响机理,为开发可控源微波辐射法强化煤层瓦斯抽采新技术奠定了理论基础。本文取得了如下研究结论:(1)可控源微波辐射能够较大地促进煤体中甲烷的解吸,使在常温解吸段处于解吸平衡的煤体的甲烷解吸量急剧上升、甲烷解吸速率衰减变慢,增强了煤体的甲烷解吸能力。(2)相比经典扩散模型,动扩散系数模型能更好地描述可控源微波辐射下煤体中甲烷的解吸动力学过程;而且,在相同解吸时间条件下,可控源微波辐射下煤体的甲烷扩散系数均比无微波辐射时要大,表明可控源微波辐射提高了煤样的甲烷扩散能力。(3)煤体是一种可吸收微波材料,煤体吸收微波后能产生电磁辐射热效应,使得煤体温度快速上升,且初始升温速率较大,随后升温速率略有下降并保持基本稳定。(4)微波的穿透与选择性吸收的特性导致了微波辐射对煤体结构具有明显的损伤作用,使煤体出现失水收缩、矿物界面剥离与碎裂、裂隙张开和形成孔洞等形式的破坏,引起煤体中孔隙扩展和新裂隙形成。(5)可控源微波辐射对煤体中甲烷解吸特性的影响机理主要在于可控源微波辐射下煤体所产生的升温作用和损伤作用,提高了煤体的温度、改变了煤体结构,从而增强甲烷分子的活性、提高煤体的甲烷扩散系数、改变甲烷解吸过程中煤体的扩散阻力级差,使煤体中甲烷的解吸速率增加、扩散速度加快、扩散阻力减小,最终提高煤体中甲烷的解吸扩散能力。