煤岩的流动特性由裂缝和赋存环境共同决定,一方面在地应力影响下,裂缝岩体发生变形及损伤破坏,改变了裂缝结构特征,导致煤岩流动特性发生变化;另外流体的压力梯度的变化又进一步影响着煤岩的流动特性,使得流体的流动行为呈现出明显的非线性程度,此时继续采用线性流动理论描述裂缝流动特性,与实际情况存在较大的误差,对于预测煤层气井产能十分不利。针对传统煤层气开采不能准确预测产量的问题,本文基于非线性流动理论开展了煤岩裂缝结构特征的定量描述研究,分析了有效应力、气体压力梯度作用下裂缝的非流动特征,阐明了非线性流动表征公式的适用性及其有关参数的变化规律。主要研究成果如下:（1）运用高精度三维形貌光学扫描仪开展了粗糙单裂缝形态获取试验,采用节理粗糙度系数JRC和裂缝面统计参数定量地描述了单裂缝表面形态粗糙程度和起伏特征,得到了有关粗糙度以及机械水力开度的初始等效水力开度分布特征。（2）研究了不同有效应力、不同气体压力梯度下煤岩单裂缝的非线性流动特性。分别采用Forchheimer公式和Izbash公式对试验结果拟合分析,Forchheimer公式的非线性效应因子Pr、临界雷诺数Rec可以很好的表征非线性流动程度,均与有效应力呈单调反比关系。Izbash公式系数与有效应力呈幂函数增长关系,线性系数λ增加了1～2个数量级,非线性系数m在1.064～1.795之间。（3）通过对立方体煤岩裂缝开展CT扫描试验,获取了真实天然煤岩内部裂缝形态,提取了裂缝的统计参数以及几何参数,重构得到了煤岩裂缝立方体煤样,采用开度以及粗糙度等指标对裂缝结构特征进行定量描述。（4）揭示了真三轴条件下煤岩裂缝的非线性流动特性。Forchheimer公式中惯性渗透率ki、非线性效应因子Pr随着各方向主应力增大逐步减小,中间主应力σ2对非线性流动影响程度最大。临界雷诺数Rec且随着各方向主应力的增大而减小,降低幅度逐步越小,其量值在0.83～213.55范围内。Izbash公式拟合系数都分别随各方向主应力呈现正比增长的趋势,但增长速率不同,线性系数λ增加了1～4个数量级,非线性系数m在1.12～1.82之间,中间主应力σ2对非线性系数m的影响最大,主应力σ3对线性系数λ的影响最大。