瓦斯动力灾害严重影响着煤矿的安全生产,同时作为一种清洁能源,瓦斯直接排放到大气容易造成温室效应,因此煤层气的开发势在必行。由于我国煤储层低渗透性特点,且对煤层气开采过程中煤储层参数的动态变化机理不甚了解,我国的煤层气开采效果一直不理想。本文利用重庆大学自主研发的多场耦合煤层气开采物理模拟试验系统,分别模拟了不同地应力、不同气压、不同抽采位置和不同抽采长度条件下煤层气抽采模拟试验,通过分析煤层气抽采过程中流场的分布变化借以探讨抽采过程气体的来源以及裂隙场的分布;从抽采流量以及有效抽采范围的动态变化两方面,分析各因素对抽采效果的影响;通过分析煤层各位置的气压变化、温度变化和煤层应变,探讨煤层气抽采过程中煤储层参数的动态变化;为了解煤层气抽采过程中煤储层参数的动态变化机理,合理确定抽采参数提供了依据。主要研究成果如下:(1)抽采前期,在抽采钻孔断面形成了以抽采钻孔为中心的呈圆环分布的等压线,煤储层内气体主要向钻孔内流动;根据流速大小并结合地质资料可以发现对气体运移影响较为显著的原始裂隙;随着气压降低,地应力增大,相同时刻流速减小。高应力区的存在降低了气体的运移速度,阻碍了等压线的扩展,使高应力区后方的煤层内气体流速缓慢,影响抽采效果。(2)前期流量下降迅速,随着抽采的进行流量下降速度减缓,直至抽采结束;随着地应力的增大和煤层气压的减少,流量减少;影响流量的因素除了煤层的渗透性外还有临近补充气体的区域的大小。对流量贡献最大的为抽采钻孔周围最靠近抽采口的位置。抽采有效区域是以钻孔为中心对称分布,呈层状扩展;高地应力区对抽采有效范围的扩展有阻碍作用。(3)抽采前期气压下降迅速,随着抽采继续气压变化速度逐渐变慢,直至抽采结束。气压变化除了与地应力有关,还与补充气源的区域大小有关。气压差的变化规律可以用扩散解吸模型拟合,反映气压下降速度的参数 b 随着抽采位置地应力的增大和气源补充区域的减少而减少;随着抽采长度的增长而增大。温度变化与气压的变化有明显的相关性,气压变化迅速,温度变化迅速;气压变化大,温度变化大;随着抽采位置所受地应力的增大,抽采过程中温度的变化量减少。(4) 煤层的压缩变形和体积应变都是在抽采前期变化迅速;煤层垂直方向的变形普遍大于水平和侧向的变形且在垂直方向的应变与煤层所受的地应力大小呈正比;煤层最大压缩变形体积应变除了与孔隙压力下降速度和下降量有关也与煤层原始应力有关,原始应力和煤层气压越大,煤层变形量越大;抽采位置所受地应力和抽采长度越大,煤层变形量越大。因此在采用人工增透措施时,人工裂缝面应避免与最大主应力的方向垂直,同时尽量避免沿水平方向扩展。