我国是能源消费大国,在一次性能源消费中,煤炭比重由2009年的74.6%降为2015年的63.3%,2020年左右比重将降低为62%。虽然消费比重有所下降,在未来的若干年内,煤炭仍然是主要消费能源。煤与瓦斯突出和煤矿瓦斯爆炸严重威胁煤矿的安全生产,事故造成的人员伤亡和直接经济损失巨大,给国家的形象带来负面影响。为确保煤矿的安全生产,最大限度减少人员伤亡,对井下瓦斯进行抽采和利用是我国各个煤矿的首要任务。钻孔和水力割缝抽采瓦斯是目前最常见的治理瓦斯方式。对井下瓦斯进行抽采,研究煤体中瓦斯的赋存和运移规律是必要的,同时煤岩体的物理特性也是研究的主要内容。本文结合多孔介质弹性力学,矿山岩石流体力学,渗流力学,有限元分析等理论,利用COMSOL Multiphysics仿真软件,建立煤层瓦斯渗流的固流耦合模型,对瓦斯在煤体中的运移规律和抽采进行了模拟分析,得到一些结论:(1)阐述了煤岩体的物理特性,瓦斯的赋存和运移规律。依据多孔弹性力学,渗流力学,矿山岩石流体力学,有限元分析等理论,建立了煤层瓦斯渗流的固流耦合模型,建立了渗透率,应力,孔隙压力三者相互关联的数学表达式。(2)对掘进工作面进行3个孔和5个孔抽采瓦斯,模拟得出,5个孔的抽采量,抽采速度,抽采效率高于3个孔。钻孔工况下的抽采方式仅对工作面的瓦斯压力,煤层渗透率有影响,工作面周围的瓦斯压力,煤层渗透率不发生变化。抽采瓦斯的流向由煤层边沿向掘进工作面涌入。(3)对掘进工作面进行3条割缝和5条割缝抽采瓦斯,模拟得出,5缝的抽采量,抽采速度,抽采效率明显高于3缝。割缝工况下的抽采方式不仅对工作面瓦斯压力,煤层渗透率有显著影响,同时工作面周围的瓦斯压力,煤层渗透率发生较大变化。(4)在掘进工作面两帮钻场进行水力割缝,模拟得出,钻场割缝和掘进巷组成的三角区域内,瓦斯压力,煤层渗透率变化最大,同时整个掘进工作面及其周围的煤层的渗透率也发生变化。钻场割缝工况下的瓦斯抽采量,抽采速度,抽采效率得到最大程度的提高。(5)模拟对比得出,钻孔仅使工作面煤层的渗透率提高0.7倍,工作面周围渗透率不发生变化。工作面割缝使煤层渗透率提高2倍,周围煤层的渗透率高1倍左右。钻场割缝使工作面的渗透率提高8倍,周围煤层的渗透率提高5倍左右,边沿煤层的渗透率提高2倍。应用COMSOL Multiphysics仿真软件模拟瓦斯抽采,分析对比得出,目前在掘进工作面进行钻孔抽采瓦斯的技术需要改变,水力割缝抽采瓦斯的技术值得应用。在掘进巷两帮的钻场里进行水力割缝目前尚未在工业中实践,通过数值模拟计算,钻场割缝不仅使整个煤体充分卸压,煤体的应力,瓦斯压力重新分布,同时使煤层的渗透率发生区域性的变化。