瓦斯抽采是解决煤矿瓦斯灾害、利用煤层气资源和减少环境污染的重要技术手段,施工煤层抽采钻孔是目前我国煤矿中应用较为广泛的预抽瓦斯方式。多数矿井在抽采过程中存在瓦斯浓度低,瓦斯流量衰减速率快现象。这一方面原因是煤层透气性较差,另一方面原因是钻孔密封质量不佳、空气渗漏严重。因此,在未实施增透措施的煤层,抽采钻孔周边空气渗漏是制约瓦斯高效抽采的关键因素。针对以上钻孔瓦斯抽采现状,本文采用理论分析、数值模拟、实验室测试、相似物理实验、现场试验相结合的方法,研究了煤层钻孔周边空气渗漏机制,研发了新型填充材料,探究了不同注浆参数下材料扩散形态特征,定量评价了煤体裂隙填充堵漏效果,并进行了煤层裂隙动态填充方法试验研究,得到了如下主要结论:（1）建立了双组分气体-双重孔隙煤体气固耦合模型,以中马村矿二1煤层瓦斯赋存参数为条件,对抽采过程中瓦斯浓度、纯量衰减规律进行数值模拟,得到了抽采钻孔周边煤体空气高渗区范围,揭示了抽采钻孔周边煤体空气渗漏规律。结果表明:空气主要从巷道壁面渗漏进入抽采钻孔周边煤体,在抽采负压驱动下通过裂隙进入抽采钻孔内部。距离抽采钻孔径向越近的位置,空气渗漏量越大,瓦斯浓度越低。空气渗漏量沿抽采钻孔轴向方向由近及远呈现“下降-平稳-下降”变化规律,对应区域分为空气高渗区、渗漏平衡区、原始无渗区,空气渗漏量受裂隙孔隙率、渗透率和抽采负压影响作用较大。空气高渗区分布在沿抽采钻孔轴向10 m、径向1m范围内,是煤体裂隙填充的重点区域。（2）基于“固封液,液封气”的理念,依据抽采钻孔周边煤体裂隙连续填充的要求,研制了性能高效、稳定且不发生凝固的新型填充材料,对新型填充材料的流变性能、抗干扰性、疏水性能、抗滤失性能及保水性能进行测试,结果表明:新型填充材料性能经过不同添加剂改性后具有良好的流动性和稳定性,可对裂隙进行多次填充。偶联剂的添加可提高材料的流变性能;抗滤失剂的添加可减少材料在高压下水分滤失;煤粉入侵对材料稳定性影响甚微;材料形成的致密保护膜可有效减少外水入侵和自身水分散失。（3）通过建立注浆扩散模型,采用数值模拟方法分析了新型填充材料在不同注浆参数下扩散形态,得到了多注浆钻孔条件下材料在煤层裂隙中填充范围。结果表明:新型填充材料的扩散范围随着注浆时间的增加先变大后趋于稳定,随着注浆压力的增加而增加,随着材料粘度的增加而减小。当注浆时间为25 min,注浆压力为2 MPa,新型填充材料对钻孔周边裂隙填充扩散范围可达0.5 m,可阻隔间距为1m的抽采钻孔周边空气渗漏。（4）采用自主设计的无约束（未受载）条件下煤体裂隙填充系统对原煤煤样进行新型填充材料填充实验,通过测试煤样填充前后质量变化、核磁共振信号强度变化、渗透率变化,定量分析了煤体在无约束条件下的填充堵漏效果。实验结果表明:煤体质量增加量随着注浆压力增大而增加;核磁共振信号幅度显示煤体渗流孔、裂隙在注浆压力下可被新型填充材料有效填充;随着注浆压力增加,填充材料对煤体吸附孔、裂隙的填充量明显增加;显微镜下,新型填充材料与裂隙壁面接触地方无任何空隙,能适应裂隙形状,均匀分布在裂隙中。采用自主设计的约束（三轴加载）条件下煤体裂隙填充系统分别对单、三轴压缩破坏煤体进行新型填充材料填充实验,通过测试煤样填充前后质量变化、工业CT成像变化、渗透率变化定量分析了煤体在约束条件下的填充堵漏效果。实验结果显示:煤体经过填充后裂隙宽度和数量大幅度减少,受损煤体得到“修复”;单轴加载致裂煤体裂隙填充率为72%,三轴加载致裂煤体裂隙填充率为68.1%,堵漏效果明显;经过填充后的煤体渗透率成百倍下降,降渗效果显著。（5）基于研发的新型填充材料提出煤层裂隙动态填充方法,以中马村矿39021进风巷和27021回风巷为顺层钻孔抽采试验地点,分别考察了煤层裂隙动态填充方法在原生结构煤层和构造煤煤层下堵漏效果,以唐山矿0292回风巷为穿层钻孔抽采试验地点,测试了煤层裂隙动态填充方法在穿层钻孔抽采方式下堵漏效果,验证了新型填充材料对抽采钻孔周边裂隙进行封堵效果。结果表明:采用常规封孔方法的钻孔抽采瓦斯浓度在1个月后降低至20%以下,采用煤层裂隙动态填充方法的钻孔通过阶段性裂隙填充可有效隔断空气渗漏路径,抽采瓦斯单孔瓦斯浓度提高1.5倍,纯量提高2.5倍,煤层裂隙动态填充方法可通过对煤层抽采钻孔周边裂隙进行有效填充来提高瓦斯抽采效率、延长钻孔有效服务寿命、节约抽采施工成本。本论文通过对煤层钻孔周边煤体填充降渗堵漏机理研究为煤层裂隙动态填充方法的现场参数设置和应用提供了科学依据。研究结果对高效开发煤层气、降低瓦斯抽采成本、减少瓦斯排放具有重要的安全效益、经济效益和环保效益。