煤层渗透性作为影响煤层气产出的主要因素,受到裂隙和孔隙的双重影响。本文通过选取典型矿区的不同变质程度煤样,采用肉眼宏观观测、扫描仪扫描煤光片后进行亚微观观测和通过偏光显微镜进行微观观测等分析技术,对不同层面上的裂隙发育特征进行了详细分析,探讨了变质程度、宏观煤岩成分及其厚度对裂隙密度的影响。在此基础上,对煤样进行煤芯加工,统计煤芯表面裂隙发育密度并测定其密度、孔隙度、渗透率、纵波速度等参数,重点对煤中裂隙、纵波速度和渗透率之间的相互关系进行了研究并建立了经验公式。研究表明:(1)在同一变质程度、相同条带厚度的不同宏观煤岩成分中,在垂直于层面方向上裂隙密度都遵循一致的变化规律:镜煤>亮煤>暗煤。同一变质程度煤样,裂隙密度在镜煤、亮煤中随条带厚度的变化规律可能不同,至少存在线性减小、非线性减小和先减小后基本保持不变3种情况,但两者之间的整体规律为同一变质程度、相同的宏观煤岩成分中,煤中裂隙密度随条带厚度的增大而减小。从宏观、亚微观、微观三个层面上观测到的煤中裂隙密度与煤阶关系并不完全相同。(2)煤样的密度、孔隙度、裂隙发育密度及变质程度对声波速度具有重要影响。不同变质程度煤样其纵波速度随密度的变化规律不同,至少存在线性减小、线性增大和先增大后减小3种趋势。从整体上看,四种不同变质程度煤样的声波速度与密度之间存在非线性正相关关系,煤样的纵波速度随密度的增大而增大。煤样的纵波速度与孔隙度之间具有较好的相关性:纵波速度随煤样孔隙度的增大以对数形式减小。不同变质程度煤样中,纵波速度随裂隙面密度的变化规律不一,存在纵波速度随裂隙面密度的增大而线性减小、非线性减小和先减小后增大3种趋势,但总体上纵波速度随裂隙面密度的增大而减小。煤样的纵波速度与镜质体最大反射率之间具有很好的线性关系,纵波速度随煤的变质程度的增大而增大。(3)煤层渗透率与裂隙面密度、孔隙度和声波速度之间具有一定的定量关系:随着裂隙面密度的增加,煤层的渗透率显著提高;随孔隙度的增大,渗透率整体上呈增大趋势,但在部分区域,孔隙度变化不大时,渗透率的变化幅度较大;渗透性与纵波速度之间整体上表现为渗透率随纵波速度的增大而线性减小。在实际应用中,应当综合考虑裂隙、孔隙发育情况,找出影响渗透性的主要因素并建立适合该区的渗透性—纵波速度经验公式,以有效的对煤储层渗透性进行预测。