煤层瓦斯含量是煤矿瓦斯灾害防治的重要基础参数,钻孔负压排渣定点取样（以下简称“负压取样”）是一种具有发展潜力的取样方法。目前,有关负压取样煤屑-气流动的研究基于取样钻杆处于静止状态,这与工程实际中取样时取样钻杆具有一定转动不相符。为此,本文以负压取样时煤屑-气流动为研究对象,采用理论分析与数值模拟（CFD-DEM）相结合的研究方法,重点研究取样钻杆转动对取样时煤屑-气流动特性的影响,确定了最佳取样钻杆转速的范围,建立了负压取样时的临界取样风速与压降预测模型,研究结果可为完善负压取样提供理论支撑。基于上述研究取得有益研究成果如下:（1）首先,基于气固两相流理论和牛顿第二定律确定了煤屑在流场内的受力组成,对煤屑-煤屑、煤屑-钻杆壁面碰撞过程进行分析,得到了碰撞力学运动方程。根据连续方程和动量守恒定律,建立了气固两相流控制方程。（2）其次利用CFD-DEM耦合方法,从流场速度、压力分布及煤屑运动等多个方面对钻杆转速、煤屑质量流量对煤屑-气流动特性的影响进行分析,研究结果表明:（1）取样钻头流体孔内气相流场存在压力高压区,切向速度呈对称分布,对称轴为流体孔中心轴线。（2）随着转速的增大,取样钻杆内气流旋流强度增加,气相轴向速度减少,切向速度增大,气流螺旋流更加明显,流线运动路径增加,与钻杆第一次接触的点后移,旋流螺旋节距变小,沿流动方向旋流输送距离变长。（3）随转速的增加,进入钻杆内的煤屑数量先增加后减小,钻杆内悬浮煤屑增多,螺旋流轨迹越明显,煤屑与钻杆壁面的接触增多,煤屑螺旋输送距离增加。（4）取样过程中,钻头三个流体孔的位置呈周期性变化,在离心力和重力的作用下,钻头流体孔处煤屑没有完全进入钻杆内。（5）受钻杆转动的影响,钻杆内实际煤屑质量流量与固气比均小于设定值,在取样过程中存在最佳转速,最佳取样转速位于0～100rpm之间。（3）然后分析了负压取样中临界取样风速的界定及物理定义,使用煤屑沉积速度来表征临界取样风速并进行不同转速下煤屑沉积速度模拟研究。结果表明:（1）煤屑沉积速度与固气比和煤屑粒径呈正相关,与钻杆转速呈负相关;（2）以无量纲参数固气比、煤屑粒径及转速为变量,回归得到了1～4mm煤屑的沉积速度预测模型。将新模型与三种模型对比发现,新模型误差位于11.9%～15.5%之间,模型适用性较好。（4）最后研究了不同参数对钻杆内压降特性的影响。研究表明:（1）同一煤屑质量流量下,随取样风速增加,压降先减小后增大,存在最小压降风速位于5～10m/s左右。（2）压降与煤屑粒径呈正相关,与转速呈负相关,研究了附加压降系数λs与弗劳德数Fr、固气比m、转速n及煤屑粒径的关系,发现λs与Fr和固气比m呈负相关,λs随着Fr的增大而减小,Fr足够大时,λs趋于定值;当Fr不变时,m增加λs也随之增加;λs与转速n、煤屑粒径呈正相关。（3）基于Barth附加压降法采用量纲分析构建了附加压降系数模型,所提出的预测模型预测值与实测值误差在±20%以内。