作为典型的清洁能源,煤层气（主要成分为甲烷,CH₄）有望在一定程度上作为煤炭的替代能源,进而缓解和最终解决因化石能源大规模使用引发的环境污染问题。有数据表明,我国含气煤层渗透率较低(<1×10^-3μm²)、资源丰度较低（<1.5×10⁸ m³/km²）且气藏埋深较大（>600 m）的现状导致我国煤层气勘探与开发工作相对滞缓。为此,研究煤体理化性质的改性增渗机制对于提高煤层气采收率具有重要现实意义。基于上述背景,本学位论文利用可控源微波场辐照技术作为强化煤层气采收率的技术手段,联用实验研究和理论分析,重点研究了不同微波辐照功率对煤体孔隙结构和化学性质的作用规律,以及对煤体CH₄吸附/解吸性能的影响。本论文研究内容及结论主要包括:（1）基于可控源微波场辐照研究平台,研究了微波辐照对与煤体吸附性能相关的理化性质（主要为孔隙结构和表面官能团）的作用规律。研究结果表明:可控源微波场辐照（辐照功率分别为1600 W,2000 W和2400 W）能够改变煤体的孔隙结构参数、孔隙形状、孔隙表面复杂程度及表面官能团含量。具体地,1)微波场辐照能够改变煤体孔隙结构主要源于以下因素。首先,微波具有选择加热特性,导致煤体内部形成热应力。煤体中不同无机矿物组分对微波的吸收能力不同。因此,产生的热应力会造成不同矿物界面发生断裂,并形成新的孔隙和裂隙。其次,微波辐照还将导致煤中挥发分析出、官能团分解以及大分子有机物分解产物的析出,进而改变煤体孔隙结构;2)对于昭通（ZT）和天脊（TJ）两种低阶煤,随着微波辐照功率的增加,煤体微孔比表面积先降低后升高,而大同（DT）、富民（FM）和阳泉（YQ）三种煤呈现相反的变化趋势,不连沟（BLG）的微孔比表面积呈现降低趋势;ZT、TJ、DT、FM和YQ五种煤样的介/大孔比表面积及孔体积随着微波辐照功率的升高而减小;3)微波场辐照能够提高低、中阶煤体孔隙复杂程度。因此,微波辐照对低、中阶煤体孔隙结构的作用不利于CH₄的解吸。相反地,微波辐照能够降低高阶煤体孔隙表面复杂程度,提高煤体孔隙表面光滑度,进而有利于CH₄的解吸、扩散和流动;4)微波场辐照后中、高阶煤孔隙形状趋于圆柱形孔,有利于提升孔隙连通性;5)微波场辐照还将分解煤体中羧基及大分子有机物,进而促进煤体孔隙结构的发育;此外,微波场辐照会导致煤中吡咯型氮会发生环裂并释放,或转化为煤中的吡啶型氮。（2）利用容量法测定吸附/解吸量实验平台,研究了微波辐照对不同煤阶煤吸附/解吸CH₄静力学的作用规律。结果表明:1)Ono-Kondo格子模型（记为OK格子模型）可以很好地描述微波辐照前后煤样对CH₄的吸附静力学行为;2)波场辐照能够改变煤样对CH₄的吸附性能,即ZT、TJ、BLG和YQ煤样在2000W微波功率辐照后,吸附容量增大,DT和FM煤样呈现相反趋势;3)微波辐照对煤体CH₄吸附性能的影响是由煤体微孔结构和含氧官能团的共同作用导致,但微孔结构是影响煤体CH₄吸附性能的主要因素;4)相比原样,可控源微波场辐照后煤样（YQ除外）的CH₄吸附/解吸滞后回环面积明显减小,近乎闭合。上述结果显示利用可控源微波场辐照有利于强化煤基质表面CH₄的解吸。（3）利用容量法测定吸附/解吸量实验平台,研究了微波辐照对不同煤阶煤吸附CH₄动力学的作用规律。结果表明:1)双孔隙扩散模型可以很好地描述微波辐照前后煤样对CH₄的吸附动力学行为;2)微波辐照后ZT、TJ、BLG和DT煤的CH₄微孔有效扩散系数增大,FM和YQ两种高阶煤的CH₄微孔有效扩散系数减小;3)微波辐照后TJ、DT和YQ煤的CH₄介/大孔有效扩散系数增大,ZT、BLG和FM煤的介/大孔有效扩散系数减小;4)微波辐照后煤体对CH₄的微孔有效扩散系数的变化归因于煤样表面含氧官能团的变化,介/大孔有效扩散系数变化受控于煤样介/大孔体积和表面含氧官能团两方面。综上,可控源微波场辐照能够改变煤体孔隙结构和表面化学性质,进而影响煤体对CH₄的吸附/解吸静力学和动力学行为,并最终有望强化煤层气的采收率。本论文的研究结果,既有助于完善和弥补我国现有煤层气开采技术的不足,又有助于为从事非常规天然气开采的研发人员提供新思路。