煤炭资源在我国能源领域的地位举足轻重,但是煤炭生产、储运过程的事故却屡见不鲜。其中,煤炭自燃问题就是一个严重的事故源头,尤其是以褐煤为代表的低品质煤炭。褐煤在我国煤炭资源储量占比较高,具有燃点低、自燃倾向性高、开发利用难度较大的特点,由此研究褐煤自燃问题具有十分重要的意义。本文以F-K自燃模型为理论基础,借鉴“篮子法”交叉温度实验原理,进行了多次煤炭自燃特性实验测定。实验煤样选用内蒙古白音华矿区的锡盟褐煤,根据实验需求将原煤制备为6种不同粒径。实验观测了不同粒径的煤样,在不同堆积状态下的氧化自燃情况,并应用有限体积分析法对煤堆的温度场、风流场和气体浓度场,进行了计算机数值模拟辅助分析。使用自主研发的数据处理软件生成相关图形,分析煤堆氧化自燃过程的内在特征因素与时间、粒径的关系。煤炭自燃特性测定过程是以3个不同尺寸的正方体网篮,对不同粒径的煤样进行反复实验,观察其在不同堆积状态下的内部升温过程。结果得出煤堆内部升温过程总是呈四个阶段:初始升温阶段、缓慢过渡阶段、温度回升阶段、温度突变(急剧升温自燃或温度逐渐回落)阶段,并且升温过程的阶段性变化与煤样粒径无关。探讨了粒径对临界着火点温度、交叉点升温速率、表观活化能的影响。对实验系统进行了升级改造,实现了开放式常态恒温实验的气体成分测定。通过分析CO、CO2、CO/CO2指标气体随煤堆升温过程的变化,更加明确了不同阶段下煤的氧化反应程度。根据实验测定结论结合数值模拟辅助分析,拓展研究了煤堆自燃过程中各内在特征因素在时空上的耦合关系,可以为工程实际提供有效的理论参考。