煤岩是具有复杂孔隙裂隙结构低渗多孔介质,内部既有纳米级的微孔也有微米级的裂隙,瓦斯在其中流动存在多种流动机制,所以系统深入研究煤层瓦斯流动规律对煤层气开发、煤矿瓦斯灾害治理具有重要意义。为研究煤层瓦斯多机制流动规律开展了如下工作:利用自主研发的气体多机制流动实验系统,以含纳米孔的氧化铝薄膜为试样开展了不同稀薄程度的气体流动实验研究,基于实验结果利用流体力学、渗流力学、稀薄空气动力学建立了包含新滑移边界条件的瓦斯多机制流动方程。然后分别利用树形分形模型和随机分形模型对煤岩孔隙分形特征进行分析,研究了分形特征对瓦斯扩散能力的影响规律。最后基于煤岩孔隙为相互独立纳米管束的假设,利用煤岩孔隙分形特征和瓦斯多机制流动方程建立了基于孔隙分形特征的瓦斯多机制纳米管束流动模型,同时构建了求解纳米管束流动模型的差分方程,编制了MATLAB求解程序,并分别利用本文模型与经典扩散模型对扩散实验结果进行分析。研究结果表明,不同稀薄程度瓦斯流动存在不同的流动机制,当Kn<0.001时瓦斯流动属于达西流,当0.001≤Kn<0.01时瓦斯流动属于滑流,当0.01≤Kn<10时瓦斯流动属于过渡流,当Kn≥10时瓦斯流动属于自由分子流,本文提出的包含新滑移边界条件的低渗煤层瓦斯多机制流动方程能够适用于不同流动机制的瓦斯运移。煤岩渗流孔符合随机分形模型,但扩散孔不满足随机分形模型,煤岩孔隙随机分形模型的分形维数与扩散系数没有直接的关系。树形分形维数D_t与瓦斯扩散系数正相关,树形分形维数D_f与瓦斯扩散系数负相关。基于煤层孔隙分形特征的瓦斯纳米管束多机制流动模型结果与实验结果的相关性系数0.927,经典扩散模型结果与实验结果的相关性系数最大为0.914,瓦斯流动规律符合本文提出的多机制流动模型。本文通过对低渗煤层瓦斯多机制流动模型的研究,提出了一种包含新滑移边界条件的低渗煤层瓦斯多机制流动方程,建立了基于孔隙分形特征的瓦斯多机制纳米管束流动模型,研究结果可为低渗煤层瓦斯高效抽采提供理论支撑,对煤层气高效经济开采具有一定的借鉴作用。