煤层是在特殊地质条件下形成的,在形成过程中会产生伴生产物瓦斯气体。煤层自身具有复杂的孔隙结构,因此成为了瓦斯气体的储存场所,同时也为瓦斯气体流动提供了通道。顺层钻孔瓦斯抽采是煤层瓦斯治理重要方法之一,为了探索顺层钻孔瓦斯抽采过程中瓦斯的流动特性及其影响因素,揭示抽采过程煤层瓦斯压力、煤层变形的变化规律,本文通过实验研究气固耦合作用下的煤岩渗流规律,建立含瓦斯煤气固耦合渗流模型,利用该模型对潘三煤矿11-2顺层钻孔瓦斯抽采过程进行了数值模拟研究。利用实验室的蒸汽驱替瓦斯渗流实验系统,基于达西定律推导得出的稳定流计算方法,实验得到原煤试件在不同温度和气体压力下的气体渗透率,使用专业数据处理软件分析得到渗透率与温度和气体压力之间变化规律,发现在相同温度条件时,气体渗透率呈现出先减小后增大的变化规律,在相同气体压力时,煤样气体渗透率随温度变化呈现出减小后逐渐平缓的变化规律,并以此分区得到渗透率与温度和气体压力之间耦合模型。基于裂缝-孔隙双重介质理论,建立煤岩气-固耦合数学模型,该数学模型包括煤岩变形控制方程、煤岩气体运动控制方程,其中煤岩变形控制方程中包含煤岩弹性模量、气体压力、煤岩密度等参数,煤岩中气体运动控制方程中有渗透率、孔隙率、瓦斯吸附量等参数。在潘三矿11-2煤层顺层钻孔瓦斯抽采工程试验基础上,对该煤层顺层钻孔瓦斯抽采过程进行了数值模拟,模拟结果与现场工程试验较为吻合,研究结果表明,钻孔抽采可有效降低钻孔周围煤层瓦斯压力,也增加钻孔周围煤层变形位移量,且随抽采时间的增加,效果愈加明显,钻孔周围瓦斯压力及煤层位移量分布呈现“水滴”状;随着抽采时间的增加,抽采有效影响半径增大;通过模拟预测,得到钻孔抽采有效影响半径与抽采时间呈指数函数关系;利用建立的气-固耦合模型,模拟研究了花眼护孔管对顺层钻孔瓦斯抽采效果的影响,通过多方案模拟比较得出,当顺层钻孔使用花眼管护孔进行瓦斯抽采时,得到钻孔周围残余瓦斯压力和含量明显比不使用花眼护孔管更低,说明抽采孔使用花眼护孔管对瓦斯抽采起到了有利促产作用,并且随着抽采时间的增加,花眼护孔管对瓦斯抽采的有利效果愈加显著。图[27]表[6]参[88]