瓦斯抽采作为矿井瓦斯治理的基本技术手段,对确保瓦斯矿井安全生产具有举足轻重的作用。随着煤矿开采逐步向深部发展,煤层中的瓦斯含量及其瓦斯压力也逐渐增大,含煤地层的结构也更加复杂,尤其是在深部特厚煤层中,除了煤层本身作为瓦斯气源岩层和储集层,其它与煤层相邻的岩层(如泥岩、页岩和砂岩等)中也含有相当量的瓦斯气体。然而,目前对于瓦斯抽采运移的理论研究及其应用大多集中在煤层内部,忽略了煤层相邻岩层中的瓦斯储量及其对煤层瓦斯抽采的影响。本文将煤层及其上下相邻含瓦斯岩层作为一个整体即复合储层进行瓦斯抽采数值模拟研究。论述了复合储层的基本特性与瓦斯赋存机理,建立了复合储层中瓦斯抽采的运移数学模型,通过COMSOL Multiphysics多物理场数值软件对复合储层中顺煤层钻孔瓦斯抽采进行了数值模拟研究。得出的主要结论如下:(1)复合储层由煤层及其相邻含瓦斯岩层构成,瓦斯气体在储层中主要以吸附态和游离态存在。在进行瓦斯抽采时,随着煤层中的瓦斯逐渐被抽采出来,煤层上下相邻岩层中的瓦斯在层间压力差的作用下作定向流动,瓦斯从上下相邻岩层流向煤层,称为瓦斯层间窜流。(2)建立了复合储层顺煤层钻孔瓦斯抽采数学模型,分析推导了复合储层瓦斯运移微分方程,并进行了简化求解。结合东曲矿8号煤层赋存特征进行瓦斯抽采数值模拟。模拟结果表明,考虑瓦斯层间窜流作用时,瓦斯抽采时间为10天、30天、60天及90天之后,储层瓦斯抽采钻孔周围的瓦斯压力分别提高了0.8%、1.8%、3.2%和3.9%。(3)对于复合储层中有无瓦斯层间窜流作用下的顺煤层钻孔,随着瓦斯不断抽采出来,钻孔周围瓦斯压力均有下降,但有无瓦斯层间窜流情况下的瓦斯压力变化存在一定差异。随着抽放时间的延长,储层钻孔周围瓦斯压力下降范围逐渐增大,这是导致复合储层瓦斯层间窜流的主要原因。(4)复合储层中瓦斯的层间窜流作用呈先增大后减小的趋势。即抽采初期瓦斯层间窜流作用比较微弱,随着抽采的进行,煤层相邻岩层中的瓦斯通过层间窜流向煤层补给,窜流现象明显,窜流作用的影响增大,煤层钻孔周围的瓦斯压力增大。当抽采时间继续延长,煤层相邻岩层内的瓦斯补给减少,即瓦斯层间窜流量减少,煤层钻孔周围瓦斯压力逐渐减小,从而使得复合储层中层间窜流对瓦斯抽采的影响也逐渐减小。