煤层瓦斯抽采是防治矿井瓦斯事故,缓解能源紧张以及控制大气温室效应的重要手段。煤体瓦斯流动规律、机理和数学模型的研究与探明煤层瓦斯储量,优化煤层瓦斯抽采,评估瓦斯风险灾害,预测煤层气开发等实际工程问题息息相关。基于前人的研究成果,本文采用物理实验测定、理论分析、数值模拟等方法对煤体瓦斯流动规律及其影响因素、瓦斯运移机理和数学模型、数值模拟解算程序等方面进行探究,研究成果完善煤体瓦斯运移机理和理论。为明确煤层透气性系数计算式的误差,采用朗格缪尔式瓦斯含量和抛物线式瓦斯含量建立3种均匀连续介质瓦斯流动数学模型（常系数式、抛物线式和朗格缪尔式）,通过数值模拟定量计算模型简化后钻孔周围瓦斯压力分布,含量分布以及钻孔瓦斯涌出速度和累积涌出量的差异。结果表明,对于煤层瓦斯含量计算式,将朗格缪尔式简化为抛物线式并没有使计算得到实质性简化,煤层瓦斯含量应选用朗格缪尔式;常系数模型与朗格缪尔式模型存在本质上的差异,对钻孔瓦斯涌出特性及煤层透气性系数的计算造成不可估量的误差;通过解算朗格缪尔式模型,提出新的煤层透气性系数计算式,为钻孔瓦斯涌出数值计算及其工程应用提供一定的参考。改装课题组的瓦斯吸附解吸仪器,模拟恒压瓦斯吸附解吸实验,即煤粒在不同恒定压力下的吸附实验和外部压力恒定为一个大气压的解吸实验。实验研究了煤样粒径、解吸初始压力对煤粒瓦斯解吸过程的影响规律和机理。结果表明,煤粒瓦斯累积解吸量、瓦斯解吸初速度随初始解吸压力的增加或煤样粒径的减少而增加。煤粒瓦斯解吸速率与解吸时间呈幂函数变化,解吸初始压力与煤样粒径对参数m的作用相反,而参数c值与初始解吸压力、煤样粒径无明显关系。通过处理实验数据建立煤粒瓦斯定压解吸经验模型,当解吸初始压力增加或煤样粒径减小时,模型中参数A和参数B增加,规律与其物理意义相同,回归参数n值为0.65,与初始压力和煤样粒径无关。煤基质中瓦斯流动规律对评估煤层瓦斯抽采至关重要,分析现有煤基质瓦斯流动机理及模型中存在的问题,提出新的煤基质微孔道瓦斯运移假说,基于煤基质中游离瓦斯的密度,将渗流孔和扩散孔相结合,建立游离瓦斯密度梯度扩散数学模型,改进达西渗流模型和经典菲克扩散模型中存在的不足。使用有限差分法离散模型,自行开发数值模拟解算软件,结合实验数据验证模型。提出新的关键参数——煤基质微孔道扩散系数,并通过反演方法拟合得到在定压解吸条件下,煤基质微孔道扩散系数的计算式。反演结果表明,煤基质微孔道扩散系数与初始解吸压力、解吸时间均无关。煤样粒径增加,煤基质微孔道扩散系数增大。煤基质微孔道扩散系数与煤的自身性质,孔隙结构,气体性质等因素相关。煤层钻孔瓦斯抽采为多场耦合过程,煤基质游离瓦斯密度梯度扩散模型可用于双重孔隙煤体瓦斯流动模型。基于煤体双重孔隙结构特征,将游离瓦斯密度梯度扩散理论作为煤基质瓦斯流动机理,将达西定律作为裂隙瓦斯流动机理,同时认为煤基质球体镶嵌于裂隙网络中,二者相互交错且不重叠,其质量传递仅发生在煤基质球体表面,由此推导瓦斯源项,建立新的双重孔隙煤体瓦斯流动耦合模型,通过有限差分法和泰勒级数展开式将数学模型离散化,使用Visual Basic平台自行编制模型求解器用于求解模型,并以现场实测数据验证模型。通过一系列模拟描述煤层钻孔周围瓦斯运移行为,并量化不同参数对瓦斯运移的影响。模拟结果表明,煤基质内瓦斯解吸释放所需的时间不可或缺,对煤体瓦斯流动具有一定指向性。煤基质微孔道扩散系数和裂隙透气性系数分别主导抽采后期和初期的钻孔瓦斯涌出速度。煤层原始压力增加或煤基质半径减小导致钻孔瓦斯涌出速度增大,煤层瓦斯抽采量增加。就贺西煤矿而言,最优钻孔瓦斯抽采负压范围为0.02MPa～0.04MPa。对于不同的煤矿,结合其煤储层实际参数,使用本研究数值模拟软件确定最优钻孔瓦斯抽采方案,为煤体钻孔瓦斯抽采问题提供指导。设定无因次参数准则,建立无因次双重孔隙煤体瓦斯流动模型,并通过自行开发的模型求解器进行模拟。使用新的方法—反演法确定煤层渗透性能参数,模拟结果与现场实测钻孔数据拟合度较高,说明反演方法的可行有效性。同时,也说明煤基质游离瓦斯密度梯度扩散理论具有一定探索意义,双重孔隙模型的简化较为合理,符合实际矿井瓦斯涌出过程。对无因次裂隙孔隙率、无因次煤层原始瓦斯压力、无因次煤壁长度,无因次钻孔瓦斯抽采压力以及无因次裂隙透气性系数等参数进行敏感性分析,研究其对煤体瓦斯流动规律的影响。就不同煤矿而言,无因次参数大小虽不同,但无因次钻孔瓦斯比流量与无因次累积涌出量曲线的变化趋势相同。