煤是一种极其复杂的多孔隙结构材料,其内部大小不一、形态各异的孔裂隙,在直接影响煤体的孔隙度、渗透率等宏观物理特性的同时,也会影响煤体内部流体的储存能力和渗流特性。因此,对煤体微观孔隙结构进行分析,建立煤岩体孔隙三维模型,利用数值模拟分析瓦斯、水等流体在孔隙内部的渗流特性,对改善煤矿生产条件、降低煤尘含量、防治瓦斯突出灾害具有重要意义。本文采用实验操作、理论分析、数值模拟相结合的方法。首先,利用X射线三维显微镜对无烟煤进行扫描处理,构建三维数据体。然后,对模型进行图像处理,基于最大球法建立孔隙网络模型,分析孔隙、喉道等特征参数,结合分形理论,分析孔隙、体积、表面积的分形分布,并对分形渗透率进行了预测。最后,基于扫描的模型,进行了不同压力梯度下的瓦斯、水渗流模拟,得到了瓦斯、水在渗流过程中压力、速度、质量流量的变化结果。研究结果表明:无烟煤模型孔隙均质性良好,孔喉尺寸较大,孔隙连通性较好,且孔隙分布存在自相似性,结构较简单。同一压力梯度下,瓦斯、水的渗流压力变化趋势大体相同,均沿渗流方向,渗流压力逐渐减少;瓦斯渗流速度远远大于水的渗流速度,且速度流线图较水的流线图更加饱满,某些小孔隙中有瓦斯流过,同样位置处的孔隙中却没有水流通过;水的质量流量大于瓦斯的质量流量,虽然流体类型不同,但在同一孔隙模型中,瓦斯、水的质量流量分布相似,最大质量流量均集中在同一位置。随着压力梯度的增大,压力场的变化更加明显,整体速度随着压力梯度的增大而增大,同一截面的最大质量流量也逐渐增大。通过CFD-POST软件后处理,提取不同渗流压力作用下,瓦斯、水的平均渗流速度,分析了渗流速度与压力梯度的关系,通过拟合曲线,结合非达西渗流公式,计算了渗透率。通过计算,瓦斯的渗透率为6.15×10-13m2,水的渗透率为3.36×10-13m2,均略小于预测的基于分形理论预测的渗透率,而且水的渗透率小于瓦斯的渗透率。