煤层注水是采煤工作面防治煤与瓦斯突出的手段之一,然而在工程应用实践中发现,部分高瓦斯低渗透性煤层注水困难,而如果单纯通过提高注水压力来解决这一问题可能会使得局部瓦斯压力过大,增加煤与瓦斯突出的危险,所以在煤层注水过程中应重视瓦斯的作用。本文以此为出发点,研究煤层注水过程中瓦斯对水渗流特性的影响,这对优化煤层注水参数和提高煤层注水的效果具有非常重要的意义。本文首先通过实验分析了原煤和不同煤焦油添加量型煤的渗透率和渗吸特征,并据此确定了后续实验用型煤的制备方案;然后开展了水对煤体瓦斯吸附解吸影响的实验,得到了水对煤吸附瓦斯的影响系数并应用于渗透率模型的构建;建立了煤体水-气两相相对渗透率演化模型并进行了实验验证;结合煤层注水的实际情况构建了受载含瓦斯煤水-气两相渗流模型并进行了数值模拟;在实验室进行了含瓦斯煤水-气两相渗流实验,在吕家坨煤矿进行了煤层注水现场试验,通过实验室实验结果、现场试验结果和数值模拟结果的对比分析,验证了所建立的受载含瓦斯煤水-气两相渗流模型的适用性。首先在吕家坨矿12#煤层采取煤样,分别制备成标准原煤煤样和煤焦油添加量分别为0%,1.7%,3.3%,4.9%,6.4%,7.9%的型煤煤样。采用自主研发的水-气两相渗流系统和电阻法测定煤渗吸特征的实验平台,分別对原煤和型煤煤样进行了渗透率和渗吸特征的实验,结果发现当气体压力一定时,随着有效应力的增加,其渗透率均逐渐降低,渗透率和有效应力之间符合指数函数关系;随着渗吸时间的延长,渗吸高度逐渐增加;渗吸高度和渗吸时间之间符合幂函数关系;随着煤焦油添加量的增加,型煤的渗透率逐渐降低,渗吸速度逐渐减慢;原煤的渗透率和渗吸速度介于煤焦油添加量为6.4%至7.9%的型煤之间,与煤焦油添加量为6.4%的型煤更为接近,所以选择煤焦油添加量为6.4%的型煤作为后续实验煤样。水的存在会影响煤吸附瓦斯的能力,为此进行了不同含水率煤样瓦斯吸附实验,结果发现相同的吸附平衡压力下,随着含水率的增加,煤吸附瓦斯的能力逐渐减小,由此得到了煤吸附瓦斯的水分影响系数并应用于后续渗透率模型的构建。另外还进行了煤样自然解吸和注水过程中瓦斯解吸的对比实验,结果显示在轴压、围压、吸附平衡压力相同的情况下,注水过程中煤样的瓦斯解吸量和解吸速率大于自然解吸时煤样的瓦斯解吸量和解吸速率,表明注水促进了煤中瓦斯的解吸。在考虑煤体应力效应、水分影响的瓦斯吸附效应、水分吸附效应、孔隙压力效应和温度效应的基础上,建立了煤体孔隙率模型和渗透率模型,并针对煤层注水过程中水-气耦合渗流的特点,建立了煤体水-气两相渗流的相对渗透率模型。进行了水-气两相相对渗透率测定实验,通过理论值和实测值的对比,验证了所建立的相对渗透率模型的合理性。在构建煤层注水过程中煤体变形控制方程、气相流动控制方程和水相流动控制方程的基础上,建立了针对煤层注水过程的受载含瓦斯煤水-气两相渗流模型,并确定了该渗流模型的边界条件和初始条件。运用该模型,结合实验室实验的煤样尺寸和实验条件进行了数值模拟,结果表明注水刚开始时单位时间内煤体润湿范围的变化量较大,随着时间的延长,润湿的速率逐渐降低,润湿范围和注水时间之间满足对数函数关系。同时利用水-气两相渗流系统进行了含瓦斯煤水-气两相渗流实验,得到了不同瓦斯压力和不同注水压力条件下煤样的润湿范围和注水时间的关系,实验结果和数值模拟结果基本吻合,验证了该模型在注水过程中的适用性。最后,在开滦集团吕家坨煤矿12#煤层5424Z工作面进行了煤层注水试验,结果表明随着注水时间的延长,煤体的润湿范围逐渐增加,但增加的速率逐渐降低,润湿范围和注水时间之间满足对数函数关系。同时运用本文所建立的受载含瓦斯煤水-气两相渗流模型,结合现场试验条件进行了数值模拟,模拟结果与试验结果基本吻合,进一步验证了该模型在煤层注水过程中的适用性。