我国存在着数量众多的高瓦斯煤矿，研究高瓦斯煤层的气-固耦合规律对于煤矿瓦斯灾害防治和煤层气开发均有重要意义。自然界中煤具有显著的各向异性特征，然而目前针对煤与瓦斯气-固耦合过程的研究，多数学者为了简化问题，多假设煤体为各向同性材料，这类模型并不能完全反映煤与瓦斯气-固耦合真实工程和室内试验实际情况。为此，本文采用实验研究、理论分析和数值模拟等方法系统研究了煤层结构特征、气体运移以及长期荷载条件下各向异性煤岩气-固特性，取得以下主要成果:　　(1)通过瓦斯等温吸附-扩散实验，发现煤的等温吸附过程存在解吸滞后现象，吸附与解吸过程中扩散系数是动态变化的;基于上述实验现象，提出了瓦斯解吸滞后定量分析模型，通过引入滞后因子α和扩散系数分别反映煤吸附-解吸过程质量变化和时间异步问题。　　(2)通过煤各向异性渗透实验，发现了应力与渗透率之间的幂指数关系，研究了不同应力水平下的渗透各向异性规律，提出了渗透率各向异性经验模型;基于实验结果和孔隙介质力学理论，推导出煤体各向异性渗透理论模型，并针对不同力学边界条件系统地研究了渗透影响因素。研究结果表明:井下长期抽采瓦斯时，煤体渗透率的改变主要受有效应力、解吸效应共同控制，有效应力与解吸效应对渗透率影响作用相反;煤体结构、材料属性会影响有效应力与解吸效应对渗透率的改变程度，从而强化渗透各向异性特征。　　(3)煤与瓦斯的气-固耦合长期效应研究表明:煤与瓦斯的气-固耦合过程中煤体变形不仅受到有效应力和解吸附效应的影响，还应考虑时间效应的影响，即需要考虑煤岩粘弹性流变特性，相应的其渗透率也会发生改变。通过建立考虑煤岩粘弹性流变特性的煤体变形控制方程、基质瓦斯扩散控制方程、裂隙瓦斯渗流控制方程及各向异性渗透演化控制方程，推导出考虑煤岩粘弹性流变特性的气-固耦合控制方程，并将之植入COMSOL分析平台，实现了模型验证。　　(4)针对井下瓦斯抽采实际工况，上述模型详细分析了不同力学边界条件下煤体力学行为和瓦斯流场的分布，并对煤层气产量进行了预估，研究表明:扩散系数会影响煤层内前期的瓦斯压力分布;恒定围岩和单轴应变力学边界时，各向异性的材料参数会导致垂直层理方向的煤层变形增大，平行层理方向煤层变形减小，进而引发渗透各向异性，考虑煤岩粘弹性流变时，蠕变变形会压密裂隙，降低渗透率，引起瓦斯压力分布不均，造成瓦斯产气量衰减;固定体积力学边界时，各向异性的材料参数则会控制解吸附效应对于煤层变形和渗透率的影响程度，引发渗透各向异性，此时无流变现象的产生;井下瓦斯抽采模拟应根据现场的应力环境选择适当的力学边界，煤层中应力场较为稳定且应力水平较低时，可采用恒定围岩应力边界条件用于井下瓦斯钻孔抽采模拟;煤储层应力场较为稳定且应力水平较高时，可采用固定体积的边界条件;煤储层应力场较为稳定且水平应力水平较高、垂直应力较低时，可采用单轴应变的边界条件。