我国煤矿瓦斯灾害形势较为严峻,为防治瓦斯灾害事故的发生,大力提倡瓦斯抽采,其中钻孔瓦斯抽采是最为常用的一种技术形式,通过瓦斯抽采不仅可以降低煤层瓦斯压力、煤层瓦斯含量、矿井瓦斯涌出量,进而防止瓦斯灾害的发生;而且抽出的瓦斯(煤层气)可作为洁净能源加以利用。然而,因煤层的多孔介质属性及赋存状态,致使瓦斯流动规律甚为复杂,特别对于一些含水煤层而言,因气液固三相并存,进一步加剧了瓦斯流动规律的复杂性,为了进一步探索含水含瓦斯煤层在钻孔抽采过程中瓦斯参数的演化特征,本文以试验测试、理论分析及数值模拟相结合为研究手段,开展了含水煤样吸附解吸试验、含水含瓦斯煤降压抽采试验、不同初始地应力及不同瓦斯压力等条件下瓦斯抽采物理模拟试验,研究了钻孔瓦斯抽采过程中煤体瓦斯压力与渗透率的时空演化特征。并基于线化湿-热弹性假设、岩石力学、渗流力学、传热学等学科知识,结合应力平衡方程、水和气体的连续型方程和能量方程建立了包含应力场、渗流场和温度场的考虑水分影响的含瓦斯煤THM耦合模型,并通过COMSOL Multiphysics模拟结果与试验数据的对比,验证了模型的可靠性。最后,以底抽巷穿层钻孔为工程计算实例,借助COMSOL Multiphysics分析了在不同初始条件下瓦斯抽采过程中瓦斯压力的时空演化和消突范围。模拟分析了底板岩巷穿层钻孔的终孔间距、排列形状和钻孔倾角对抽采消突的影响,进而对钻孔布置进行了优化分析。论文取得的主要结论如下:(1)利用实验室的高压变温吸附解吸实验系统对含水煤样进行了吸附解吸试验,通过对等温吸附曲线、瓦斯解吸量、瓦斯解吸速度的分析,识别了水分对瓦斯吸附解吸的影响。开展了不同含水率煤样的降压抽采物理模拟试验,分析了在瓦斯降压抽采过程中流量、渗透率和变形等参数的变化特征。(2)利用多场耦合煤层气开采物理模拟试验系统进行了瓦斯抽采物理模拟试验,并结合理论分析方法展示了抽采过程中钻孔周围瓦斯运移规律和渗透率的时空演化,分析了瓦斯压力和渗透率之间的关系。(3)在考虑应力和瓦斯压力变化引起的压缩效应、吸附膨胀变形效应、温度变化的热膨胀变形效应情况下,建立了基质孔隙率动态模型。基于裂隙宽度、基质块长度及裂隙变形等因素,根据煤层所受三轴应力状态,推导了裂隙渗透率模型。在考虑应力引起的应变、热应变、湿应变、瓦斯压力压缩煤体引起的应变、吸附解吸引起的应变的基础上,推导了非饱和多孔介质的总应变;结合几何方程,代入应力平衡方程,建立了应力场方程;结合气体有效渗透率模型、水的相对渗透率、达西定律、菲克扩散定律和气-水两相连续性方程,建立了气-水两相渗流场方程;基于热应变能的变化、湿应变能、导热、对流及流体做功等建立了含水煤层温度场方程。通过上述方程的建立,最终构建了考虑水分影响的含瓦斯煤THM耦合模型。并将所建立的模型嵌入到COMSOL Multiphysics中,在保持几何模型、边界条件、初始条件和各参数值等与物理模拟试验保持一致的情况下,进行了数值模拟分析。将物理模拟试验中各测点的瓦斯压力值与数值模拟计算所得的对应的数值进行对比,验证了所建立的THM耦合模型可靠性与适用性。(4)以河南中马村矿作为研究对象,以底抽巷穿层钻孔为工程计算实例,借助COMSOL Multiphysics计算分析了煤层内瓦斯抽采过程中瓦斯压力的时空演化及消突范围并分析了煤层不同初始条件对瓦斯抽采效率的影响。由于钻孔间距和钻孔布置方式直接影响着钻孔抽采效率,科学合理地布置钻孔参数是提高瓦斯抽采率的前提。通过计算有效抽采半径,考虑钻孔之间的相互影响,利用数值模拟,基于消突范围,确定了较优的钻孔间距,钻孔倾角和钻孔终孔的排列形状,分析对比了优化前后的抽采效果。