作为高瓦斯复杂煤层群开采的典型,淮南矿区在煤与瓦斯共采领域取得了很大成功。本文以地面井产气成功率较高的丁集矿为研究矿区,对保护层开采下采空区卸压瓦斯分布规律、钻井抽采下采空区瓦斯运移规律、抽采下采空区三带分布变化和地面钻井优化布置进行了系统研究,以瓦斯涌出量大小为依据,提出了针对含瓦斯易自燃煤层采空区注氮、合理抽采等综合防治技术。结合采空区高位环形裂隙体理论,确定了地面井布置的最佳位置,考察分析了丁集矿保护层工作面开采下钻井产气量随采动的变化关系,对卸压瓦斯流态特征、地面钻井防破坏措施、施工要点与产气变化规律等问题进行了总结。以计算流体力学模拟软件FLUENT为研究工具,编制自定义函数设置采空区渗透率分布、瓦斯涌出量大小等参数,模拟得出了地面井抽采下采空区瓦斯运移分布规律及抽采对采空区三带分布的影响:(1)钻井抽采会在采空区形成低压区,增大氧气从周围裂隙向采空区的侵入范围,采空区气体流场分布与钻井布置位置相关。浅部地面井抽采能更有效地降低回风巷瓦斯浓度,高浓度瓦斯可在深部形成惰化区。深部地面井可抽采上被保护层卸压释放的高浓度瓦斯,但更容易将氧气向采空区深部转移,尤其大流量抽采时使深部氧气含量急剧增大。(2)井上下立体抽采易使得采空区内部漏风通道间相互贯通,采空区注氮可很好地惰化采场进风侧与深部区域,在相同注氮流量下,采空区深部注氮比浅部注氮可更有效地惰化整个采场,但回风侧由于漏风强烈使得氮气流失,存在氧化高温区。(3)联合钻井抽采可在采空区内形成较为均匀分布的低压区,对大走向采空区能合理地分配抽采能力,在保证抽采浓度的同时,不会导致采空区富氧带范围急剧扩大,能最大化抽取采空区卸压瓦斯。(4)矿井瓦斯涌出量小于40m3/min时,采用井下瓦斯抽采即可很好的治理瓦斯超限问题,瓦斯涌出量大于40m3/min是,需综合采取矿井上下立体抽采措施,才可有效控制瓦斯超限问题。淮南丁集矿区保护层卸压瓦斯井上下立体抽采工程实践表明,瓦斯抽采流量随工作面推进引起的采动裂隙演化而发生变化,地面钻井的抗破坏能力对于瓦斯高效、长期抽采有很大影响。在钻井成功的情况下,高效抽采可以持续6个月以上的时间,工作面收作以后,仍可抽采卸压与采空区积聚瓦斯,有效抽采周期最长达3年以上。丁集矿考察期间地面钻井抽采的月平均抽采纯流量6.32~14.27m3/min,累积总抽采纯量16635631m3,占总抽采量的27.52%。工作面高抽巷和顶板钻孔的月平均抽采纯流量2.87~20.63m3/min,累积总抽采纯量30326880 m3,占总抽采量的50.16%。地面钻井、井下高抽巷和走向钻孔抽采瓦斯浓度较高、时间较长,不影响井下煤炭生产,可有效治理高瓦斯煤层的瓦斯灾害问题。论文的研究高瓦斯矿井瓦斯治理与瓦斯抽采过程下自燃防治有一定的参考和借鉴意义。