随着煤矿开采水平的不断延深,瓦斯异常与地温升高,瓦斯和煤自燃耦合致灾将逐渐成为我国深部矿井资源开采下发生重大安全事故的普遍模式。为了解决高瓦斯采区开采过程中工作面局部瓦斯超限的问题,一般采用对采空区瓦斯抽采的方法。采空区预埋管瓦斯抽采具有投资少、见效快的优势,但同时这种采空区瓦斯抽采方法也会导致采空区内风流紊乱、漏风强度增大、氧气含量升高等一系列问题,从而引起采空区煤自燃频发。为有效防控瓦斯抽采带来的煤自然发火威胁,有必要开展采空区瓦斯抽采条件下自然发火规律及防治技术的研究。围绕揭示抽采条件下采空区煤自然发火规律、构建关键防控核心技术的研究目标,本文以实施采空区瓦斯抽采综放工作面为例,首先开展了煤层自燃特性的实验研究,得出了煤在温升过程中的产气、产热规律,测算了煤自燃临界厚度和最短自然发火期,获得了煤反应动力学参数;应用量子化学理论,通过基团修正建立了煤分子结构模型,推导了煤中活性基团的反应过程。为掌握瓦斯抽采条件下采空区遗煤自热环境特性,在特征的基础上通过现场敷设抽气管路和测温传感器,实测了抽采条件下采空区内部O2、CH4、CO等气体和温度随工作面回采的变化规律,得出了抽采条件下易自燃区域的分布范围特征。针对采空区瓦斯抽采对煤自燃的诱导作用机制不明,自燃危险区域分布随抽采参数演化规律不清的难题,搭建了相似模拟实验平台,开展了瓦斯抽采条件下采空区流场特性的物理模拟实验,得出了抽采条件对采空区流场内部气体分布规律的影响;利用煤化学、传热传质、计算流体动力学理论,构建了瓦斯抽采条件下采空区自然发火的多场耦合数学模型。综合采用物理模拟和数值模拟方法系统研究了不同位置、不同抽采强度条件下采空区CH4和O2浓度场的演化规律,分析了采空区自燃危险区和窒息区的三维空间分布及其随抽采强度和抽采位置的变化规律。基于研究结论,在满足上隅角瓦斯控制的前提下,从防止自然发火的角度,优化确立了采空区回风侧预埋管抽采瓦斯时抽采位置、抽采强度参数。为降低采空区瓦斯抽采增加自然发火的危险性,采用进风侧灌注CO2的方法置换抽采引起的附加漏风,以控制自燃危险区域范围。采用数值模拟方法系统研究了采空区瓦斯抽采和灌注CO2交叉干扰条件下的煤自燃危险区和窒息区的分布与变化规律,优化设计了瓦斯抽采条件下采空区注CO2防灭火工艺参数;基于高位钻孔大流量灌注防灭火泡沫技术,形成了采空区煤自燃隐患的定向快速治理方法。将以上研究成果用于瓦斯抽采条件下采空区煤自然发火的防治工作,取得了较好的效果。