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我国能源形势紧张,传统煤炭能源仍然处于不可替代的位置,但在煤炭开采生产活动中,多种类多形式的灾害对煤炭生产、工作人员生命健康乃至整个社会的经济发展都有极大的影响,在各类煤炭开采灾害中,煤与瓦斯突出事故危害极大,对财产及人员安全来说都是极大的隐患。我国煤层透气性大多偏低,难以自行卸压,因此煤与瓦斯突出灾害更易发生。目前主流的应对方式为瓦斯超前抽采,通过施工瓦斯钻孔预先抽取瓦斯,以达到瓦斯卸压的效果。然而在实际生产活动中,常遇到瓦斯预抽采效果差,抽采时间长的问题,为了提高抽采效果,本文基于COMSOL模拟软件对群孔模式下高瓦斯低透气性煤层钻孔布置方式进行优化和探究。本文针对煤炭生产活动中瓦斯抽采技术对以下方面进行探究:（1）建立瓦斯渗流流固耦合数学模型本文数学模型由达西定律出发,结合质量守恒方程、朗格缪尔方程以及理想气体状态方程推导构建了瓦斯渗流控制方程。并根据其受力方程、几何方程以及本构方程推导得到岩体变形控制方程;结合以上内容建立数学模型,最终得到煤体内部瓦斯运移流固耦合模型并能取得定解。（2）群孔瓦斯钻孔数值模拟研究建立群孔钻孔的简化模型,探究群孔模型中瓦斯钻孔各项参数及煤层自身条件对有效抽采半径的影响。结论揭示群孔模式下钻孔孔径与有效抽采半径呈正相关,其限制条件为施工难度及成孔率,在钻孔孔距2m,抽采负压为14KPa,透气性系数为0.2m~2/（Mpa~2·d）时,瓦斯钻孔孔径建议范围为80mm～100mm;钻孔孔距与有效抽采半径呈负相关,其限制条件为钻孔施工量及经济投入,在钻孔孔径94mm,抽采负压为14KPa,透气性系数为0.2m~2/（Mpa~2·d）时,最佳瓦斯钻孔孔距为6m;抽采负压与有效抽采半径呈正相关,无限制条件,但提升抽采负压带来的抽采效率收益极为有限,因此应当在合理范围内设置较大负压,在钻孔孔径为94mm,孔距为2m,透气性系数为0.2m~2/（Mpa~2·d）的条件下,最佳抽采负压为14KPa;煤层透气性系数与有效抽采半径呈正相关,煤层透气性系数对瓦斯抽采影响极大,因此在低透煤层中应当采用增透技术,以保证瓦斯抽采效果。（3）群孔模式下层内增透技术对瓦斯运移规律的影响分析层内增透技术并以水力压裂增透技术为例建立了一个孔隙率非线性发展的煤层模型,与直接抽采模型形成对照。煤层经层内增压后瓦斯运移规律较原始煤层瓦斯运移规律既有相同点也有不同点。相同点是:在一定的抽采时间下,距离钻孔越近瓦斯压力越低;在相同位置,瓦斯压力总是随抽采时间增加而降低。不同点是:在相同的抽采时间及相同的位置处,水力压裂模型瓦斯压力总是低于直接抽采模型瓦斯压力;水力压裂模型中瓦斯压力呈现整体下降趋势,越接近钻孔处下降速率越大,而直接抽采模型由于孔隙率较低,瓦斯流动教缓,不足以立刻填补低压区域,因此仅接近钻孔的区域卸压效果明显,而周边较远处瓦斯压力变化不明显。（4）群孔钻孔耦合分析由单孔模型拓展至四孔、九孔模型以体现群孔钻孔的抽采情况,并分析不同抽采时间下瓦斯速度场分布和压力分布情况,研究发现瓦斯钻孔之间作用效果明显,多钻孔能提供更大的压力梯度,产生连锁反应,使得煤层较远处瓦斯流动加快,对抽采效果影响显著,因此在进行群孔钻孔布置设计时不应将群孔钻孔视作单个钻孔的简单叠加,应当考虑钻孔间的相互作用。（5）群孔钻孔优化布置及其在某矿工作面的实际应用群孔钻孔布置由两个因素决定,一个是钻孔孔径,另一个是排列方式。其中排列方式可分为矩形阵列排列和菱形阵列排列,两种排列方式抽采效果的不同主要体现在两个方面,分别是钻孔卸压范围叠加变化和重力场作用效果变化,其中由于实际煤层厚度有限,重力场影响较小,主要原因应当是由于钻孔间卸压作用范围的叠加方式改变导致抽采效果改变,在相同的施工量及经济投入条件下,菱形阵列排布的瓦斯抽采效果略优于矩形阵列排布。结合某矿工作面实际情况,在保证其他参数相同的条件下,分别在7#,8#,9#钻场以2m、3m、4m的孔距进行试验,记录瓦斯压力变化,其结果与数值模拟曲线相似,因此该模拟对工程实践具有一定指导作用。试验结果表明在孔距为2m时瓦斯抽采效果最佳,考虑到经济效益,钻孔孔距由3m变为2m时,所需钻孔数量几乎倍增,而抽采效果增加有限,因此钻孔孔距设置为3m可以同时兼顾经济效益,施工量和瓦斯抽采效果。图[70]表[4]参[73]