为对煤层多分支水平井形态结构进行优化，在一系列叶脉结构观测实验和叶脉生理作用实验的基础上，提取了针对于煤层多分支水平井形态结构优化的仿生设计特征。采用理论分析、数值模拟和实验研究的方法分析了仿生设计关键因素对仿叶脉状多分支井瓦斯抽采效果的影响，研究了仿叶脉状多分支井瓦斯抽采过程中煤储层参数的变化规律，为仿叶脉状多分支井瓦斯抽采提供基础技术支持。主要研究成果如下：
　　基于叶片标本扫描实验和叶脉横切实验，研究了植物叶脉分布规律及解剖结构特征，通过叶脉内水分流速荧光标记实验，分析了不同植物叶脉内水分传输性能，建立了植物叶脉分布数值模型，揭示了叶脉形态结构对叶脉内水分流动和传质性能的影响规律，结合煤层瓦斯抽采工程的特点，提取了针对于煤层多分支水平井形态结构优化的仿生设计特征，分别为：（1）非对称结构；（2）一、二级叶脉的夹角为30°~55°；（3）二级叶脉长度与传质效率呈正相关；（4）二级叶脉数目和三级叶脉密度呈负相关。
　　建立了仿叶脉状多分支井瓦斯抽采产量预测模型和瓦斯抽采流-固-热耦合模型，从理论分析和数值模拟两个角度研究了不同形态结构的仿叶脉状多分支井钻井产量以及仿叶脉状多分支井瓦斯抽采过程中煤层气体运移特性，分析了仿生设计关键因素对仿叶脉状多分支井瓦斯抽采效果的影响，揭示了植物叶脉与煤层仿叶脉状多分支井在结构功能上的相似性。
　　自主研发了“仿叶脉状多分支井瓦斯抽采物理模拟实验系统”，优化了瓦斯抽采物理模拟实验型煤相似材料成型条件，研究了不同胶结剂、煤粉粒径配比、成型压力和恒压时间对型煤吸附和渗透性能的影响，进行了不同形态结构仿叶脉状多分支井瓦斯抽采物理模拟实验，分析了仿叶脉状多分支井抽采过程中煤储层参数变化规律，验证了理论分析和数值模拟结论的正确性。
　　建立了基于模糊结构元的仿叶脉状多分支井瓦斯抽采方案多因素群评价模型，完善了仿叶脉状多分支井瓦斯抽采方案优化设计体系，结合沙曲矿4501工作面工程地质条件，提出了工作面仿叶脉状多分支井瓦斯抽采备选方案；采用多因素群评价的方法确定了瓦斯抽采方案并进行工业性试验，根据现场实测数据研究表明，优化后的仿叶脉状多分支井井筒利用率大幅增加，揭示了叶脉结构分布特征对煤层多分支水平井形态结构优化的重要指导意义。