我国的煤炭资源储量丰富。煤层气作为一种非常规能源，工业性开采除了能够缓解常规能源的压力，还可以降低煤矿开采的风险，减少甲烷排放到大气层带来的污染。然而，我国的煤储层渗透率低，煤层气井的产量非常低。要实现煤层气井的高产量开采，需要依赖水力压裂技术在煤层中压开一条人工裂缝，贯通煤层中天然裂隙，来获得一条具有高导流能力的通道，沟通煤层气储层和井筒。本文调研、分析了煤储层的地质特点和压裂特点，总结了煤层压裂裂缝的形成及扩展规律。综合流体力学、岩石力学和断裂力学等相关学科的知识，结合常规压裂裂缝延伸模型，提出了应用于煤层压裂裂纹延伸预测的模型。并提出了两种计算思路，其一是基于煤层与上下隔层的断裂韧性差值对裂缝形态影响不大的事实，假设顶、底层断裂韧性相等，对模型的求解过程进行简化，运算实例证明，算法带来的偏差满足工程要求。其二是基于煤层高滤失、低压裂效率的特点，忽略连续性方程中裂缝体积增加的部分，该思路运算出的结果与商业软件进行对比，发现滤失系数越大，两者计算结果的差别越小，当煤层的滤失系数超过0.0006m/min0.5，本算法带来的误差可以忽略不计。为了更好的预测支撑剂在煤层裂缝中输运，建立了支撑剂在拟三维裂缝中的运移模型，并进行了数值求解。此外，分析并计算了煤层压裂的全程摩阻，结合现场数据，拟合沿程摩阻的降阻比公式，过程不考虑煤层裂缝内压降，如煤粉运移、多裂缝张开等。为了缩小结果的误差，人为的增大沿程摩阻。该算法能很好的应用到沁水盆地某区块的煤层压裂施工。在以上研究调研的基础上，采用Visual Basic6.0编制了煤层气压裂优化设计软件，该软件可以运用基于煤层特点的算法对煤层裂缝的几何形态进行模拟，对支撑剂的分布进行预测以及对煤层气井压裂的摩阻进行计算。此外，通过实例计算，对相关的理论进行了规律性总结，对影响煤层裂缝扩展、支撑剂运移规律和摩阻的因素进行了定量分析。在一定程度上，该软件对煤层气前期压裂设计和现场施工都具有十分重要的意义。