煤是一种典型的沉积岩，具有横观各向同性的特征。瓦斯在煤层中的运移是典型的气固耦合问题，目前的煤与瓦斯耦合模型极大部分建立在煤体各向同性的假设上，忽略了煤体的横观各向同性特征。论文在假设煤体为横观各向同性的基础上，采用理论分析、实验室试验、计算机数值模拟等研究方法，对吸附/解吸和渗流作用煤体变形的叠加关系、考虑煤体横观各向同性特征的等温吸附变形特征及渗透特征开展了研究，构建了基于煤体横观各向同性特征的气固耦合模型，并利用该模型研究了钻孔角度和布置间距对抽采效果的影响。该研究对煤层气资源开发和煤矿安全生产有重要意义。
　　通过对吸附/解吸瓦斯和瓦斯渗流过程中煤体的变形机理进行分析，提出了一种验证煤体变形是由吸附膨胀变形和有效应力变形叠加而得的方法，利用煤体吸附CH4、He变形数据和煤体渗流CH4、He变形数据对煤体变形叠加关系进行验证，结果表明吸附和渗流试验两种情况下煤体变形平均相对误差分别为4.27%和5.48%，验证了煤体变形是吸附膨胀应力和有效应力共同作用的结果。开展了亭南煤矿4#煤层垂直层理试样等温吸附CH4、He变形试验，结果表明煤等温吸附过程中气体压缩、纯吸附及二者共同作用下煤体在垂直层理和平行层理方向变形均存在差异性，这种差异性与气体压力大小和吸附质均无关系，与煤的自身性质有关。此外基于煤体等温吸附变形的横观各向同性特征，推导出了横观各向同性煤体等温吸附变形方程，并用等温吸附变形试验数据进行了检验。以平顶山十二矿、漳村煤矿、亭南煤矿、新景煤矿的煤为研究对象，开展了不同层理试样在不同方向的渗透试验研究，结果表明煤体的渗透具有横观各向同性特征，平行层理方向渗透率相差不大，平行层理方向的渗透率大于垂直层理方向，渗透率在垂直层理方向和平行层理方向存在差异性。基于横观各向同性煤体等温吸附变形特征，建立了考虑煤横观各向同性特征的应力场控制方程；基于煤体结构异性比的概念，建立了考虑煤各向异性的渗透率模型，结合流动方程建立了渗流场控制方程；构建了基于煤横观各向同性特征的气固耦合模型。最后以陕西省亭南煤矿4#煤层207工作面为背景，利用基于煤体横观各向同性的气固耦合模型，研究了抽采钻孔方向和钻孔间距对抽采效果的影响。
　　论文确定了煤体变形是由吸附膨胀变形和有效应力变形叠加而得，煤体等温吸附变形和渗透均具有横观各向同性特征，推导了横观各向同性煤等温吸附变形方程和渗透方程，构建了考虑煤横观各向同性特性的气固耦合模型，丰富了气固耦合理论。