废弃采空区煤层气抽采不仅能产生可观的经济效益,改善我国能源结构,还解决由于瓦斯积聚带来的安全隐患,为今后的残煤复采提供安全保障。本文以岳城、晋圣煤矿为研究对象,采用理论分析、UDEC数值模拟以及COMSOL数值模拟相结合的方法,研究了不同尺寸度废弃采空区的空间分布特征,并据此对废弃采空区进行了分类;进而对不同井位地面钻井抽采条件下采空区的煤层气渗流特性,基于此对地面钻井井位进行了优化,主要研究成果如下:(1)根据岳城煤矿和晋圣煤矿的地质条件开展UDEC数值模拟试验,并按照采空区走向长度L将废弃采空区分为三类:当L≤45m时,为全部为空洞的顶板未垮落采空区,当45m<L≤100m时,为“上空洞+下碎岩”的顶板垮落未压实采空区,当L>100m时,为中部压实,四周充满裂隙的充分采动废弃采空区。(2)建立了废弃采空区三维煤层气渗流模型,并使用COMSOL Multiphysics软件进行求解。研究了典型井位抽采条件下三类废弃采空区的煤层气运移特性,划分了煤层气高速流动区和抽采“盲区”,三类采空区的抽采盲区分别为:采空区顶部、碎胀岩石部分、采空区底部1.67倍采高范围。随着抽采的进行,抽采盲区内的煤层气会在浓度梯度的作用下,缓慢扩散进入高速流动区。(3)根据煤层气速度分布及高速流动区范围,确定了不同类型废弃采空区的最佳井位。对于顶板未垮落式采空区,将地面钻井布置在采空区中部可取得最佳抽采效果;对于顶板垮落未压实采空区,将钻井布置在采空区走向边中部最佳;对于充分采动废弃采空区,将钻井布置在采空区“O”形圈四角位置最佳。(4)统计岳城煤矿和晋圣煤矿的采空区尺寸、地面钻井分布,并使用控制变量法分别研究采空区面积、地面钻井井位两个关键因素对于钻井产气量的影响。结果表明,对于充分采动废弃采空区,当地面钻井位置不变时,钻井瞬时流量随废弃采空区面积的增大线性增大,现场地面钻井产气量与数值模拟结果具有良好的一致性。