煤层气是一种以吸附态,游离态,溶解态为主要存在方式储存于煤层以及邻近岩层中的非常规天然气,其主要成分为CH₄。我国煤层气资源相当丰富,作为一种高效洁净能源,其开发利用对缓解我国贫油少气的资源格局以及减少温室气体CO₂的排放具有重要意义。煤体对CO₂与CH₄的吸附解吸变形特征是煤层气抽采的重要研究内容,也是超临界CO₂驱替煤层气（ECBM）技术应用的基础性研究。因此,本文以西山杜儿坪矿焦煤为研究对象,利用太原理工大学自主研发的设备在不同温度与恒定体积应力（36MPa）下的煤体对三种气体（He、CH₄、CO₂）的吸附解吸特性以及在吸附解吸过程中煤体的力学特性变化进行了细致研究,得到的主要研究成果如下:（1）在同一温度,不同孔隙压力（8MPa、9MPa、10MPa）条件下,对尺寸为φ50×100mm的焦煤试件进行He、CH₄、SC-CO₂的吸附试验,三种气体的吸附量随注入压力的升高逐渐增大,其中He与CH₄吸附量增加幅度逐渐变小,SC-CO₂吸附量在9MPa升至10MPa时增幅明显变大;在同一注入压力,不同温度（40℃、60℃、80℃）条件下,He气注入量随温度先升高后小幅下降,CH₄与SC-CO₂吸附量随温度逐渐下降,特别在80℃时下降幅度较大。（2）在不同温度压力条件下,He气的解吸率介于94.0%-97.0%之间,其大小不受温压的影响;在同一温度下,CH₄与CO₂解吸率随注入压力的升高基本不变;同一注入压力下,温度从40℃升至80℃时,CH₄解吸率呈线性增长,而CO₂在温度从40℃升至60℃时,解吸率小幅增长,在80℃时解吸率显著增大,该温度点对其影响较大。（3）在同一注入压力下,注入He,CH₄和SC-CO₂引起的煤体体积应变随温度先升高后下降,其中温度从40℃升至60℃时,He引起的煤体体积应变增幅最大,SC-CO₂增幅最小,CH₄增幅介于二者之间,而温度从60℃升至80℃时,He引起的煤体体积应变降幅最小,SC-CO₂降幅最大,CH₄降幅介于二者之间,说明SC-CO₂相较于CH₄受温度的影响更大。解吸过程中,He的残余应变随温度先升高后小幅下降,而CH₄与SC-CO₂的残余应变随温度升高逐渐降低。（4）煤体弹性模量随温度的升高逐渐下降,但下降幅度逐渐变缓,即煤岩抵抗变形破坏的能力在下降;煤体泊松比随温度先下降后升高,在80℃泊松比升高是由于煤体内部结构发生改变引起。（5）同一温度条件下,CH₄吸附应力随注入压力小幅上升,非常微弱;SC-CO₂吸附应力随注入压力逐渐上升,特别在9MPa升至10MPa时增幅明显。同一注入压力下,CH₄在40℃升至60℃时吸附应力降幅较大,60℃升至80℃时吸附应力降幅变小,而SC-CO₂的吸附应力在40℃升至60℃时吸附应力降幅较小,60℃升至80℃时吸附应力降幅变大。（6）在60℃,10MPa时,SC-CO₂/CH₄吸附应力比值达到最大为3.58。原因在于60℃时有利于提高CH₄的流动性,而SC-CO₂在60℃时依然具有较强的吸附性,并且SC-CO₂吸附应力在9MPa升至10MPa时有个较大幅度的上升。基于该结果,在CO₂-ECBM工艺中注入60℃、10MPa的SC-CO₂可以更加有效的驱替出煤体中的CH₄,提高煤层气产量。本文得到的研究成果丰富了煤体吸附解吸SC-CO₂与CH₄的机理研究,对我国煤层气资源的开发具有重要意义。