在我国高瓦斯与煤自燃共存矿井占有一定比例,顶板巷瓦斯抽采技术在解决采空区瓦斯涌出及上隅角瓦斯超限问题上具有一定优势,进而得到了广泛应用。但因顶板巷抽采瓦斯浓度相对较低,抽采风流中含有较高浓度的氧气,造成采空区漏风量增加,这给采空区煤自燃的发生带来了隐患。由此可见,顶板巷瓦斯抽采虽然可解决瓦斯问题,但却可能引发采空区漏风及自燃问题。因此,本文针对顶板巷瓦斯抽采下采空区煤自燃的问题,从采空区遗煤堆积环境出发,通过理论、实测、实验、数值模拟相结合的方法,对顶板巷瓦斯抽采下的煤自燃环境、覆岩冒落及顶板巷破断的空间演化、采空区应力恢复特征、承压破碎煤体渗透参数演化、自燃致灾机制、抽采量及空间布置参数对采空区漏风、自燃氧化区域的扰动效应,合理瓦斯抽采量等方面进行了研究。通过上述研究,在以下几个方面取得了相应进展:1)结合采空区气-液-固三相环境和应力恢复特征,分析了应力场与煤自燃之间的关系,明确了采空区应力场对煤自燃的作用机制;结合顶板的空间位置及通风方式,分析了顶板瓦斯巷抽采下采空区的漏风流动状态、漏风通道存在模式及漏风动力的构成;基于采空区内部垂向漏风通道及温度梯度,提出及建立了内生热风压理论及数学模型,识别了采空区漏风环境。2)利用FLAC3D及岩体力学参数反演,在验证模拟可靠的基础上,分析了覆岩随回采距离变化的冒落状态、裂隙发育高度、顶板巷面收缩率,确定了顶板巷破断冒落特征及滞后距离。根据顶板巷的破断演化特征,发现顶板巷滞后采空区一定距离,与工作面、冒落煤岩间形成一条内置的漏风通道;在顶板巷瓦斯抽采下采空区漏风风流被分割为低位漏风与高位漏风并存,呈现立体漏风,并具有―一源两汇‖的特征,建立了顶板巷破断诱导漏风形成机制。3)利用FLAC3D双屈服本构关系,模拟分析了沿工作面走向不同开挖距离下采空区覆岩应力的变化特征及恢复状态,结合工作面超前支撑应力监测、巷道顶板位移监测验证了模拟结果,确定了采空区应力恢复距离及底板应力恢复曲线,识别了采空区破碎煤体的承压状态。4)利用自主设计研发的承压破碎煤体渗流测试装置,开展了承压破碎煤体变形、渗流实验,获得了逐级加载下破碎煤体的碎胀系数、空隙率、渗透率的演化规律,建立了碎胀系数与应力之间的函数关系;在此基础上,结合采空区应力恢复曲线,建立了采空区碎胀系数、空隙率、渗透率的分布模型,为采空区空隙率、渗透率的设置途径提供了一种新的方法。5)结合顶板巷瓦斯抽采诱导采空区漏风的形成机制及采空区煤自燃的多场耦合理论,建立了顶板巷瓦斯抽采诱导遗煤自燃的致灾机制。在顶板巷瓦斯抽采下采空区高、低位漏风并存,一旦采空区煤氧复合发生,致使采空区内蓄热及温度升高,促使煤的低温氧化的进一步发生、发展,最可终导致煤自燃的发生。6)全面系统地分析了抽采量、顶板巷垂直高度及内错距离对风排瓦斯、漏风、采空区煤自燃区域的影响效应。确定了瓦斯抽采量与漏风量之间的函数关系及对诱导漏风的影响特征;掌握了瓦斯抽采量对采空区煤自燃氧化区域扰动效应;明确了顶板巷垂直高度、内错距对风排瓦斯与煤自燃的综合影响效应。7)通过瓦斯抽采量下的风排瓦斯特征、采空区漏风、自燃氧化区域的变化规律,分析了瓦斯抽采量与煤自燃间的关系,明确了瓦斯抽采与煤自燃共生矛盾的现实问题。以风排瓦斯的安全许可浓度、采空区可接受氧化带宽度为控制边界,建立了顶板巷合理瓦斯抽采量理论模型。通过上述研究,识别了顶板巷瓦斯抽采诱导遗煤自燃机制及扰动效应。并基于瓦斯与煤自燃共生灾害的协同防治,建立了合理瓦斯抽采量理论模型,这对合理设置顶板巷抽采量、协调采空区瓦斯抽采与煤自燃之间的矛盾提供了参考依据。