煤层气作为一种绿色清洁能源,其开发与利用,可以大大降低煤炭资源的开采成本,改善能源供给结构,确保能源的可持续发展。煤层气增产的手段有很多,其中,微生物增产煤层气（Microbially Enhanced Coal Bed Methane）技术以其绿色、无污染、能够产生新的煤层气等特点,已成为当前研究热点。产甲烷菌通过CO₂的还原作用产生生物甲烷,在此过程中CO₂起关键作用,而CO₂驱替恰好是气体驱替一种较热门的煤层气增产技术,能够将注入煤层的CO₂转化为甲烷。当注入煤层中的CO₂达到超临界状态时,能够有效萃取复杂化合物中的有机物。因此,结合超临界CO₂萃取技术和微生物增产煤层气技术,研究最佳萃取增产条件及增产机理,对于煤炭资源的有效利用和CO₂的地质封存具有重要意义。由此,本文以屯兰烟煤为研究对象,采用自主研制的CO₂-微生物增产煤层气实验装置,使用超临界CO₂对煤样进行萃取,控制不同的萃取温度、萃取压力、萃取时间和样品粒度,通过对残煤和萃取物的微生物厌氧降解来确定最佳增产条件。在此基础上,对萃余残煤的理化性质和萃取物的成分进行了分析,以探究超临界CO₂萃取对生物甲烷增产的影响。此外,为进一步明确超临界CO₂萃取与微生物降解协同作用的增产机理,进行了有机溶剂二次萃取实验及非超临界CO₂温压作用实验作为对照,主要结论如下:（1）不同条件下的超临界CO₂萃取结果表明,煤样增产效果最佳的超临界温度为80℃,压力为20MPa,萃取时间为12h,最佳样品粒度为80-100目。（2）超临界CO₂萃取物的GC-MS分析结果表明,不同条件下的萃取物中物质种类差别不大,其中芳香烃含量最多,占90%左右;而萃取物中有机物总量最高的4组样品与产气量最高的4组样品相一致。（3）理化性质分析结果表明,与原煤相比,经过超临界CO₂处理后的样品含水量降低,灰分含量增大,挥发分含量降低,固定碳含量增大,减少的挥发分含量转移到萃取物中,使得萃取物能够被降解产生大量甲烷。脂肪链变短,支链变多,更有利于微生物的降解。比表面积增大,证明超临界CO₂的萃取作用使得微生物和煤体的接触面积变大,更有利于微生物的附着降解。（4）非超临界态CO₂温压作用实验结果显示,高温、高压作用后的煤样,其甲烷产量较原煤增幅约在11%²9%之间,距超临界CO₂处理的样品增产幅度差别较大,说明高温高压处理对煤样的增产有一定影响,但不是实现增产的最主要因素。（5）有机溶剂萃取实验结果显示,经过有机溶剂二次萃取的残煤样品和有机溶剂直接萃取的原煤样品,其残煤几乎无微生物利用价值,甲烷产量极低;相反,液相萃取物甲烷产量均高于空白对照,且二次萃取样品较原煤的有机溶剂萃取液增产35.72%³32.59%不等。证明超临界CO₂处理后的样品,其可萃取出的有机物增多,可被微生物直接利用产甲烷的小分子物质也随之增多。（6）综上所述,我们得出超临界CO₂萃取的增产机理,即超临界CO₂萃取可以破坏煤分子结构中的弱络合力,使得煤中的一部分可溶性小分子物质释放出来,被溶剂带走,而部分未能转移到溶剂中的小分子物质也因CO₂的萃取作用变得松动不稳定,可被细菌利用产甲烷的有机物显著增多,从而实现了样品的增产。