随着煤炭开采朝纵深向发展,瓦斯超限和遗煤自燃问题十分突出,并成为制约井下安全生产的两大主要危害。本论文结合保德煤矿81307工作面综合机械化放顶煤采煤工艺的实际情况,依据煤自然发火特性和影响因素、多孔介质理论、采空区气体渗流及扩散规律、渗流控制方程等基础理论,结合实验室试验、数值模拟、现场实测的方法,对有无埋管抽采及抽采管不同埋深条件下,采空区自然发火规律进行研究。研究表明:(1)通过现场采集81307工作面煤样,进行煤自然发火低温氧化试验。在不同供氧条件下,对煤自燃过程产物进行优选,分析标志性气体CO和C₂H₄产生规律,确定该工作面煤层能维持自然发火的氧气浓度下限为8%,为之后采空区自燃“三带”的划分指标给予参考。(2)根据煤层上覆岩层特性及采空区冒落的一般规律,通过质量、动量、能量及组分运输的方程来构建采空区气体渗流及扩散数学模型,确定孔隙率、粘性阻力系数和惯性阻力系数的等相关参数。利用ANSYS FLUENT软件模拟无抽采、埋深20m、埋深60m、埋深100m四种情况下,采空区自燃带变化规律。(3)通过现场布置测点,采集测点气样及温度,分析O₂、温度的变化规律,得出在联巷埋管抽采条件下,采空区遗煤自燃“三带”的范围:小于105m为散热带,105²70m为氧化带,大于270m为窒息带。与数值模拟相互验证,误差在允许范围内,表明模拟的正确性。本文主要研究内容对煤与瓦斯共存且采用联巷埋管抽采方式的综放工作面,提供了参考依据;同时,对保证采空区抽采效果,兼顾防治遗煤自燃,保障井下作业安全有序的进行具有一定的应用价值。图[29]表[10]参[63]