我国具有丰富的煤炭资源，煤层气的储量也十分庞大，值得注意的是煤层气是一种清洁能源。因此，进行煤层气开发可以缓解我国对能源的需求压力、减弱对进口石油的依赖性、减少温室气体的排放。但是在煤矿开采中，因瓦斯参与突出和爆炸而造成的人员伤亡事故，却时常发生。煤层气主要以吸附态存在于煤体孔隙中，因此，研究煤层气的吸附特征及煤储气机理，对能源、国防、环境、矿井安全等都具有重要意义。针对温度、压力、粒径等对煤吸附特征的影响和吸附模型适用性的影响、煤储气的机理等问题，选取程庄煤矿9#煤层无烟煤为研究对象，借助等温吸附常数测定装置进行等温吸附试验。在借鉴前人成果的基础上，基于矿井瓦斯防治、物理化学、统计热力学、表面物理化学、分形学等学科理论，对上述问题展开研究。取得如下结论：1)温度、粒径、孔隙容积、气体性质均会对吸附量产生影响。在一定范围内，升高温度、增大粒径、减小孔隙容积均会导致吸附量下降，其中孔隙容积及温度对吸附量的影响最为显著；该矿无烟煤对二氧化碳的吸附量最大，甲烷次之，氧气最小。2）气体性质和温度均会对吸附模型在该矿的适用性产生影响，但煤样粒径对模型适用性影响不明显。被吸附气体处于超临界状态时，采用Langmuir模型或DR模型拟合实验数据精度较高；临界温度以下，宜采用BET模型处理等温吸附实验数据；选用Langmuir模型对无烟煤吸附氧气的实验数据进行拟合的效果最好，采用BET模型拟合时的效果较差。3)甲烷、氧气、二氧化碳分子之间的极化率差异，造成此三种气体与煤分子之间的分子间作用力大小不同，这是造成三者在被吸附过程中表现出差异的根本原因。极化率越大，分子间作用力越强，吸附越稳定，吸附量越大；随着温度的升高，取向力减小，分子间作用力也开始减弱。4)温度对吸附量的影响可以通过吸附热与表面自由能进行量化。作者基于统计力学理论，给出计算实际气体—固体吸附热的数学公式，经检验具有很好的精度。在超临界状态下的自由能计算中，必须考虑此时不存在液体态，饱和蒸汽压已经失去意义，需要引入化工热力学中的逸度，才能保证计算结果的正确性。5）在门格尔分形模型的基础上明确给出了孔隙容积及表面积的分形公式，表明煤的孔隙容积及其表面积具有明显的分形特征，至此，将孔隙容积和比表面积对吸附的影响统一到相似维数D对吸附的影响。