煤作為復雜多孔的有機巖石，孔隙和裂隙結構極為復雜，且礦物成分多種多樣，進而造成其力學性質在宏觀上具有顯著的各向異性，在微觀上表現出強烈的非均質性。煤巖的微觀力學特征與其宏觀力學特征密切相關，微觀力學性質的定量化表征為分析微觀與宏觀力學性質之間的關系，以及為深入研究壓裂過程中裂縫的擴展與演化提供了幫助。傳統的力學試驗測試對試樣的尺寸和完整性都有較高的要求，且試驗周期長，測試價格昂貴，巖心加載破壞后無法進行其他力學參數測試，因此需要尋求一種簡單且可靠的力學參數測試方法。

近年來，納米力學測試技術在表面工程力學性質測試領域發展迅速。由于具有操作簡便、對樣品損害小、分辨率高等優勢，該方法也被廣泛應用于測量巖石的硬度、彈性模量等力學試驗中。在納米力學測試技術中原子力顯微鏡(ＡＦＭ)扮演著重要的角色，它不僅能測量樣品的表面形貌，而且能反映楊氏模量和黏附力等力學性能，因此被用來廣泛研究儲層的孔隙特征和力學性質。
ＹＡＯ等利用ＡＦＭ測量了不同變質程度煤的表面性質，得到了不同變質程度下煤的孔隙特征，并觀察到了煤的大分子結構。ＰＡＮ等觀察到不同變質程度下煤巖表面粗糙度的變化。ＬＩ等利用ＡＦＭ測量了頁巖中有機質的楊氏模量，并得出表面形貌對楊氏模量的影響。ＬＩＵ等利用該方法得到了煤和頁巖的表面粗糙度及孔徑分布特征，并利用低溫液氮吸附試驗得到的孔徑分布曲線和ＡＦＭ測試結果對比，發現２條分布曲線具有相似的變化趨勢。但當前通過該方法測量煤巖的力學性質的研究相對較少，對煤巖的微觀力學性質認識不足。因此筆者利用ＡＦＭ進行煤巖表面力學性質的研究，旨在探明微觀尺度下煤巖的力學參數及其影響因素。研究煤巖的微觀力學性質尤其是楊氏模量對煤儲層開發過程中鉆完井工程，井壁穩定和壓裂改造設計有重要的指導作用。

１)原子力顯微鏡基于測量探針與煤巖表面間范德華力所得到的力距離曲線，進而能夠計算出微觀尺度下煤巖表面的形貌、楊氏模量、黏附力和形變量等參數。２)對楊氏模量與黏附力等力學參數的分析，發現微觀尺度下煤巖的力學參數測試結果具有一定的波動性，其中黏附力的離散度最高，楊氏模量的離散程度較低，造成該現象的主要原因是煤巖本身的非均質性。３)通過對楊氏模量數據的分析表明，黏土礦物的楊氏模量要大于煤巖基質的楊氏模量，且由于沒有宏觀裂縫的影響，原子力顯微鏡測試結果要大于傳統力學試驗的測試結果。４)通過分析楊氏模量和黏附力測量值的影響因素，發現單次試驗掃描面積對結果影響較小，粗糙度會影響探針與煤表面的接觸面積，進而影響試驗結果。