部分煤层顶底板岩层中含有裂隙水,当穿层钻孔沟通了煤层和顶底板后,裂隙中的水会进入煤层中。在瓦斯抽采过程中,瓦斯除了在煤层裂隙中依靠压力梯度驱动下向前运移;也在煤的裂隙水中依靠浓度梯度作用下扩散运移。这种运移方式前人研究较少。本论文构建了瓦斯在水中,煤孔隙水中的扩散运移实验装置。开展了甲烷在水中及煤孔隙水中扩散实验,研究了温度、压力、矿化度、表面活性剂等因素对甲烷扩散运移的影响。(1)建立了甲烷在水中和煤孔隙水中的扩散实验装置,通过测试气室中甲烷浓度的变化,绘制甲烷浓度随时间的曲线。通过建立的扩散系数求解模型,求解甲烷的扩散系数,得出甲烷扩散变化规律。(2)温度越高,测得甲烷浓度值越小,甲烷扩散系数越大。温度升高,水中的甲烷溶解降低,使得水中甲烷浓度降低;水的粘度降低,减小了甲烷在水中的扩散阻力,促进甲烷的扩散。气体压力越大,进入到水中的甲烷就越多,水中的甲烷浓度就越大,浓度差越大,扩散越快,扩散系数越大。通过建立的甲烷扩散数学模型模拟了温度和压力对甲烷扩散的影响,与实验所得影响规律一致。(3)水中矿化度越大,测得甲烷浓度就越低,扩散系数就越小,扩散系数与矿化度成负相关关系。矿化度降低水的效间隙度和水合分子数量,减小甲烷分子扩散通道和载体,从而降低了甲烷在水中的扩散。(4)测得甲烷浓度随着表面活性剂浓度的增加而增加,但增量不断的减小。甲烷在水中扩散系数随着表面活性剂浓度成正相关。表面活性剂可以降低水的表面张力和表面自由能,使得水中甲烷浓度增加,促进甲烷扩散。(5)煤层孔隙水中甲烷的扩散相较纯水中扩散时间明显要长,扩散系数较小。甲烷在煤孔隙水中扩散受到孔隙骨架、孔隙度、曲折度影响。甲烷的扩散系数随着孔隙度的增加而增大。煤样孔隙度越大,扩散通道越大,扩散阻力越小,甲烷扩散就越快。甲烷的扩散系数与孔隙度的关系如下所示:De=0.93×10^-9·φ^1.2