煤层钻孔瓦斯抽采技术不仅能够有效防治煤矿瓦斯动力灾害,同时也可以实现煤层气的资源化利用。本文通过实验测试、理论分析和数值模拟相结合的方法,分析了不同煤体的孔裂隙结构特征,探讨了多种尺寸煤粒的瓦斯扩散动力学规律,构建了煤层多物理场耦合数学模型,并以内蒙牙星煤矿416综采工作面瓦斯抽采为工程背景,研究了多种因素对瓦斯抽采效果的影响,阐明了采动煤层多场耦合规律,为解决井下实际工程问题提供依据。主要研究成果如下:(1)以牙星矿煤样为主其他矿为辅,开展了不同变质程度煤体的物理力学性质测试及孔隙结构特征分析试验,综合图像分析法与流体注入法表述了煤体的孔裂隙特征。(2)搭建了瓦斯扩散量动态采集实验平台,实现了扩散测试的精确化和自动化。利用该平台研究了不同尺寸煤粒瓦斯解吸扩散特性,结果表明:随着孔隙压力的逐渐升高,煤体的极限扩散率上升。由粒径尺度导致的煤样有效扩散系数差异存在一个临界区间,当煤体粒径没有升至该区间内时,扩散系数随粒径尺寸的增大而缓慢降低;当粒径超过临界区间时,扩散系数逐渐稳定在一个定值附近。(3)计算了不同煤体孔隙的迂曲度以及扩散孔道长度,定量分析了四种煤体的气体扩散能力的强弱顺序。给出了不同粒径尺度煤粒的瓦斯扩散模型,研究了不同粒径尺度煤粒的多级堆叠效应。(4)依据内蒙古牙星煤矿416工作面现场情况,建立了采动煤层的三维几何模型,阐明了工作面前方煤体应力分布规律。建立了考虑原岩区煤体非均质性和各向异性的单孔瓦斯抽采模型,并通过现场抽采流量数据验证了模型的合理性。揭示了不同参数对瓦斯抽采有效区域的影响规律,进而指导并确定布孔位置方案的科学性和高效性。(5)构建了采动煤层应力变形、应力损伤、瓦斯扩散和瓦斯渗流多场耦合的数学模型,分析了牙星矿416工作面前方煤体渗透率和瓦斯压力的时空演化规律。结果表明:随着距工作面距离的增加,煤体的渗透率呈现连续而不对称的“U”形分布规律,煤体的瓦斯压力呈现连续而不规则的“n”形分布规律。硕士研究生期间,已发表学术论文6篇,其中第一作者或通讯作者发表SCI论文1篇(JCR一区),核心论文2篇;申请国家发明专利6项,其中已授权发明专利2项,实用新型专利2项;独立主持并完成江苏省研究生实践创新计划项目(编号:SJCX18-0667)。该论文有图46幅,表9个,参考文献113篇。