我国煤炭资源丰富,在全球已探明储量中占比超过13%,位居全球第三。煤炭作为我国主体能源,在经济能源结构中起到非常重要的作用。然而在地下矿井中,煤体能够接受到源源不断的氧气,同时煤块积聚的热量不易散发,再加之煤本身具有较强的自燃倾向性,使煤自燃火灾的发生越发频繁。由于浅部煤炭资源的匮乏和不断开发利用,国内外大部分矿井已逐步转入深层开采状态,而影响其开发利用的水、气、热和力学环境一直是煤炭地质研究的关键问题。深部煤岩所处的地质条件复杂,主要表现在高地应力、高环境温度、高强度扰动和高孔隙应力,为研究应力-温度耦合作用对深部煤体自燃行为的影响规律,本课题采用了理论分析与试验研究相结合的方法。根据煤炭自燃的机理,自主研发了一套适合深部煤矿自燃实际情况的试验系统,利用该系统进行应力-温度耦合作用下深部煤体宏观自燃行为演化特征的研究;然后对煤样分别进行红外光谱和电子自旋测试,得到该过程中参与反应的活性基团及自由基的变化规律;最后建立宏观自燃行为与微观特征之间的联系,揭示应力-温度耦合作用下深部煤体的氧化自燃机理。本次试验中围岩应力为10Mpa、20Mpa和30Mpa,环境温度为40℃、50℃和60℃,以常温常压为试验对照组,具体的工作内容如下:（1）进行10组不同应力和温度条件下深部煤体氧化自燃的程序升温试验,通过测定该过程中O2、CO、CO2和C2H4共4种指标气体体积分数的变化情况,来计算耗氧速率、指标气体产生率和放热强度这三个煤自燃特性参数。结果表明:不同初始应力和温度条件下的耗氧速率、指标气体产生率和放热强度均高于常温常压,且呈指数型增长趋势。温度小于80℃时无明显变化,温度达80℃～90℃时出现明显的上升趋势,温度达120℃～130℃时开始急剧上升。温度相同的情况下,随着应力的增大耗氧速率、指标气体产生率和放热强度呈现先增大后减小的趋势;应力相同的情况下,耗氧速率、指标气体产生率和放热强度整体上与温度的大小呈正比,温度越高,自燃特性参数的值越大,但当温度上升到一定的值后其增长速率逐渐减小。（2）通过进行10组不同应力和温度条件下深部煤体红外光谱试验,对比分析不同初始应力和初始温度下的红外光谱图,总结出煤分子中各种官能团与红外吸收峰对应结果,发现该煤样中存在含氧官能团、芳氢、脂氢、烷基侧链和部分矿物质,同时通过计算I1（煤中芳烃结构与脂肪烃结构含量的比值）,发现在相同的温度下,I1的值随着应力的升高呈现先增大后减小的趋势;相同的应力下,I1的值整体上与温度的大小呈正比,温度越高,I1越大,但当温度上升到一定的值后其增长速率逐渐减小。（3）通过进行10组不同应力和温度条件下深部煤体电子自旋试验,计算得出不同煤样的自由基浓度平均相对增长率,发现不同初始应力和温度下自由基浓度的相对平均增长率都大于常温常压下的值,说明初始的应力和温度会增大煤的氧化性。在相同的温度下,自由基浓度平均相对增长率随着应力的升高呈现先增大后减小的趋势,而在相同的应力下,自由基浓度平均相对增长率整体上与温度的大小呈正比,温度越高它的值越大,但当温度上升到一定的值后其增长速率逐渐减小。综上所述,相比常温常压下煤体的氧化过程,初始应力和温度会使得煤样的总孔容和比表面积增加,同时使得其内部的脂肪结构更易脱落、自由基浓度平均相对增长率更高,因此耗氧速率、指标气体产生率和放热强度均高于常温常压下的值,说明赋存在不同围岩应力和环境温度下的深部煤体氧化能力更强,相比浅部煤体更易发生自燃。