我国许多高瓦斯矿井超长采煤工作面瓦斯抽采钻孔施工时煤层中存在着大量未抽采到的空白区,造成煤层瓦斯抽采效果不好、瓦斯抽采率偏低,严重制约了矿井安全高效地生产。针对这种情况,本论文以五虎山煤矿905综采工作面为研究对象,以理论分析、实验室测试、数值模拟和现场实测为技术手段,系统地对千米定向长钻孔、顶板高位水平定向钻孔的瓦斯抽采参数进行了优化研究,确定出合理的瓦斯抽采参数,为矿井的安全生产提供技术支撑和理论依据。主要研究内容如下:1)以渗流力学、孔弹性理论、界面力学理论及气体扩散理论等为基础在充分考虑到Klinkenberg效应的基础上认真分析了煤层瓦斯含量、瓦斯在煤层中运移时的吸附、解吸、扩散渗流规律,在基本物理假设的基础上建立了煤体变形与气体渗流耦合的数学模型,并对瓦斯在煤体中运移规律、瓦斯在煤层中的透气性等情况进行了阐述,建立了瓦斯流动方程和煤与瓦斯固气耦合模型,同时利用分源预测法对五虎山煤矿瓦斯涌出量进行了预测,为合理选择瓦斯治理技术提供科学依据和理论指导。2)在详细了解五虎山煤矿煤层及地质构造、生产系统、通风系统的基础上采集了五虎山煤矿905综采工作面煤岩样本,并在岩石力学实验室利用RLJW-2000岩石伺服压力测试仪进行了岩石力学试验和分析,测定了9^#煤层及其直接顶顶板基本物理力学参数,为进行数值模拟提供了技术支撑和科学依据。3)利用ANSYS、FLUENT软件对905工作面回采后采空区应力场及瓦斯流场进行数值模拟研究,为顶板高位水平定向钻孔设计合理终孔层位的选择提供科学依据和理论指导;并且利用COMSOL Multiphysics软件对千米定向长钻孔的钻孔周围瓦斯压力、主应力、塑性变形、渗透率、钻孔抽采影响半径进行数值模拟,确定千米定向钻孔的瓦斯抽采影响半径;同时对顶板高位水平定向钻孔和千米定向长钻孔的瓦斯抽采参数进行了系统地优化。4)利用二分法测定千米定向钻孔瓦斯抽采半径的新方法,克服传统测定普通钻孔瓦斯抽采半径的方法直接照搬,应用到测定千米定向钻孔瓦斯抽采半径时不科学、不合理性的弊端,有效地解决了千米定向钻孔抽采半径测定困难的技术难题;5)利用极限平衡方程确定千米定向长钻孔孔深的新方法,避免了孔深无法合理确定造成瓦斯抽采效率低的问题;同时提出了利用摩擦阻力计算法确定千米定向长钻孔抽采系统负压的新方法,为合理选择瓦斯抽采系统负压提供了理论依据;6)运用“钻墙”封孔新技术新方法,克服了传统封孔工艺中存在的瓦斯抽采钻孔封孔不严不实、漏气大的弊端,大幅度地提高了千米定向长钻孔的瓦斯抽采率。通过参数优化使得五虎山煤矿瓦斯抽采效率提高了24%,杜绝了工作面瓦斯事故,为矿井的安全生产提供技术支撑和理论依据,也为类似矿井瓦斯抽采提供了可借鉴的技术经验,对确保矿井的安全生产都具有重要的研究价值和现实意义。