本文以华北型煤田中4个典型矿井(马兰矿、屯兰矿、葛泉矿、高河矿)为研究目标,在充分分析已有资料的基础上,以探究各煤矿井主采煤层顶板砂岩渗透性为研究目的。将采集到的岩芯分别进行室内渗透率实测、偏光显微镜观察和扫描电镜拍摄。经过室内实测得到葛泉矿、高河矿、马兰矿和屯兰矿的孔隙率平均值分别为:4.06%、1.44%、5.93%、3.43%;渗透率分别为0.0137mD、0.0346 mD、0.0066 mD、0.0250 mD;由偏光显微镜观察可知,砂岩样品成分主要为石英、方解石及长石,并含有少量碎石,各组分之间胶结程度高,较为致密,孔隙较少。微观参数提取选择对象为砂岩扫描电镜图片,提取目标参数为周长、渗透率、半径、孔隙个数等,应用工具软件为Image Pro Plus、Photoshop和Matlab。基于Darcy定理、Poiseuilli公式和分形理论建立两个不等经毛束管模型,小岛法是通过建立面积和周长的关系来计算渗透率;盒计数法是通过毛细管总数和当量半径计算渗透率。小岛法计算得到分形维数的范围在1.2-1.6,渗透率计算值均小于0.1md且大于实测值,并且理论值与实际值具有密切的相关性。盒计数法虽不能准确的对渗透率进行定量,但可以辅助小岛法进行渗透率分级上的定性分析。两种方法对岩石标本要求低,操作容易,易于推广,可对煤矿防治水工作提供定量和定性的帮助。