目前,如何更加高效安全的开采煤层气依旧是学术研究的热点之一。针对我国绝大多数高瓦斯和突出矿井煤层都属于低渗透煤层,以及我国是世界二氧化碳排放大国等问题,研究团队提出了采用超临界二氧化碳开采煤层气的研究思路。然而,用超临界二氧化碳开采煤层气的方法虽然可以安全高效的开采煤层气,但超临界二氧化碳注入煤层后也会对煤层的力学性质产生影响,进而影响煤层的稳定性引起煤层垮塌,对煤层气的生产同样也会带来不良影响。因此,开展超临界二氧化碳处理后煤层的力学特性变化与相关机理研究是安全高效开采煤层气的前提与关键。本文以晋城盛泰煤业15#煤为研究样本,采用自主研制的超临界二氧化碳浸泡装置对其进行不同时间和不同温度正交设计下的超临界二氧化碳浸泡实验,并通过单轴压缩和基于单轴压缩条件下的声发射实验,获取浸泡前后煤样的力学性质及声发射特征的变化规律,进而结合超声波检测和CT扫描实验,从煤层宏观、微观结构方面分析超临界二氧化碳对煤样力学特性的作用机制。取得的主要研究成果如下:（1）超临界二氧化碳劣化了煤体的力学性质,超临界二氧化碳浸泡后的煤体单轴抗压强度和弹性模量大幅降低。在超临界二氧化碳温度不变的条件下,随着浸泡时间的增加,煤样的弹性模量和抗压强度都随之降低最终趋于平缓;在浸泡时间恒定的条件下随着超临界二氧化碳温度的升高,煤样的弹性模量和抗压强度逐渐增大,但总体上较不经处理的煤样依旧大幅减低。且超临界二氧化碳浸泡时间对煤体力学性质的影响程度要显著与浸泡温度。（2）随着浸泡时间的增加,单轴压缩条件下试件的声发射计数逐渐变大,浸泡时间超过3天后声发射计数的增加幅度开始变小,并逐渐趋于平稳。能量率随着浸泡时间的增加先大幅降低之后降低幅度开始变小,逐渐趋于平缓;随着超临界二氧化碳温度的增加,单轴压缩条件下试件的声发射计数逐渐变小,而能量率的变化和声发射计数的变化恰好相反,能量率随着浸泡温度的增加逐渐增加。（3）在单轴压缩条件下,煤样的破裂及失稳型式随着浸泡温度的升高由拉剪破裂变为剪切破裂,失稳型式由突发失稳向准突发失稳过渡,随着浸泡温度的升高煤样的破裂形式由剪切破裂向拉剪破裂转变,失稳型式由准突发失稳变为渐进破坏,最终变为突发失稳。（4）经超临界二氧化碳浸泡处理后试件内部的孔裂隙发育非常显著。试件内部孔裂隙的发育主要集中在超临界二氧化碳浸泡处理的前3天,之后试件内部的孔裂隙发育变化逐渐趋于完全;随着超临界二氧化碳温度的升高,试件的超声波波速检测结果逐渐增大,试件内部的孔裂隙发育随着超临界二氧化碳温度的升高而受到抑制。（5）在CT扫描灰度图中发现了由于超临界二氧化碳的作用下引起的新裂纹的产生、原生裂隙延展、硬质矿物溶解、有机物萃取后留下溶蚀孔洞等现象。结合CT扫描重建后三维数据模型,分析了试件在不同条件超临界二氧化碳浸泡处理后平均孔隙度的变化。研究发现,超临界二氧化碳浸泡处理前3d试件内部孔隙度出现了大幅度的升高。之后随着超临界二氧化碳浸泡时间的增加,试件内部孔隙度增加幅度逐渐变小并趋于平缓。随着浸泡时间增加,试件内部孔隙度由原始的3.27%变为8.97%（1d）、10.88%（3d）、12.63%（5d）、13.78%（7d）。随着超临界二氧化碳温度的升高,浸泡后试件内部的孔隙率相较于原始孔隙度其增加幅度逐渐减小,超临界二氧化碳温度的升高减弱了其对试件内部孔隙度的影响。试件在（40℃、50℃、60℃、70℃）超临界二氧化碳作用后孔隙度增加了（5.88%、4.58%、4.1%、3.42%）。（6）通过将CT扫描后重建的三维CT数据进行渗流场流线模拟发现,用超临界二氧化碳处理试件后,增加了试件内部孔裂隙结构的连通性,在试件内部形成了相对连通的孔裂隙结构,改善了低渗透煤层的渗透性,为天然气的运移提供了良好的通道。