煤与瓦斯突出是影响深部煤炭安全开采的主要灾害之一,随着采深的递增,地应力和煤层瓦斯参数也不断升高,加剧了煤与瓦斯突出的严重性。深部条件下,传统区域防突措施存在工期长、抽采效率低等问题,严重影响了煤矿的安全高效生产。为提高防突效率,一种大直径、远距离、高效率和低成本的定向钻进区域防突技术得到了发展,本文针对该技术在区域防突方面存在的钻孔参数设计理论依据不足、煤层瓦斯参数测定难、煤层消突评价方法不准确等难题,建立了考虑基质、裂隙应变的受载煤体双孔隙双渗透气固耦合模型,模拟分析并确定了抽采负压非定常分布下的大孔径多分支定向长钻孔布孔间距;建立并提出了煤层原位瓦斯参数反演的数学模型和方法,分析了煤层瓦斯参数区域差异性特征;建立并提出了煤层区域消突效果高效动态评价的模型和方法,并在薛湖煤矿现场进行验证,研究取得的主要成果如下:(1)探讨了抽采负压对瓦斯涌出的导流作用机制,建立了变质量瓦斯流在钻孔内流动时抽采负压压降微分方程,得到了抽采负压沿孔长方向的非定常分布模型,分析了钻孔抽采负压的衰减规律,结果表明:在已知钻孔抽采参数条件下,多分支定向梳状长钻孔孔内抽采负压变化规律符合指数函数形式。(2)基于多孔介质弹性理论、有效应力定律和吸附应变理论等理论,提出了影响煤基质应变的机械压缩系数和吸附系数,构建了考虑煤基质、裂隙变形受机械应变和吸附应变影响的受载煤体双孔隙双渗透模型,模拟了抽采负压非定常分布下大孔径多分支定向钻孔瓦斯涌出演化过程。结果表明:当抽采负压非定常分布时,定向钻孔各分支孔的瓦斯抽采有效影响半径沿孔长方向呈现逐渐减小趋势,并确定了试验煤层定向钻孔最优间距。(3)分析了钻进过程中煤屑及煤壁瓦斯涌出规律,建立了以钻孔瓦斯涌出量为基础的煤层瓦斯参数反演模型,提出了随钻测试煤层原位瓦斯压力和含量的反演方法,并进行现场应用,实现了煤层瓦斯参数测定结果的精细化和可视化。结果表明:煤层原位瓦斯参数分布不均匀,具有明显的区域差异性特征,数值上整体表现为正态分布,且反演计算误差在5.35%～18.18%之间,证明了反演模型的准确性和可靠性。(4)基于煤层原位瓦斯压力精细分布、煤层瓦斯抽采演化过程及瓦斯抽采总量,建立了煤层消突效果高效动态评价模型,并进行现场验证。结果表明:传统的煤层区域消突达标评判方法在计算煤层瓦斯总量、瓦斯抽采达标总量、抽采达标率和确定抽采达标时间上均存在较大的误差,无法保证在规定的时间内实现煤层全部抽采达标,而由新模型的计算结果与现场实际更接近,可靠性更高。本文的研究成果对于加强煤层瓦斯参数精细化和可视化研究、完善区域防突理论与技术、实现煤与瓦斯突出精准防控具有重要的理论意义和实践价值。该论文有图221幅,表17个,参考文献221篇