在采空区、封闭火区以及煤田火区存在大量的预氧化煤,由于其自燃特性和原煤相差较大,所以导致我国煤炭复燃现象频发。本文利用程序升温的方法,在不同氧化温度和氧浓度下对原煤进行氧化。通过理论分析和实验研究,对比分析了预氧化煤和原煤微观结构特性、热失重特性以及热效应等方面的异同,并确定了氧化温度和氧浓度对预氧化煤自燃特性的影响和氧化温度的临界值随氧浓度改变的变化趋势。研究结果对采空区复燃火灾、启封火区过程以及煤田火灾防治工作的早期预警及防控具有重要的指导意义。利用程序升温的方法,分别在5%、9%、13%、18%以及21%氧体积分数的氧氮混合气氛中,将原煤氧化到100℃、200℃、300℃以及400℃制得预氧化煤。根据傅里叶红外光谱实验结果可得,预氧化煤中官能团的种类与原煤相似,只是含量不同。官能团的含量随着氧化温度的变化规律不同,-OH和含氧官能团呈现出波动变化;芳烃-CH的含量逐渐降低,取代芳烃和芳香环-C=C-的含量先增大后减小。此外,随着氧浓度升高预氧化煤中官能团的含量也会发生变化,-OH的含量先降低后升高。100℃和400℃的预氧化煤中的脂肪烃先升高后降低,而200℃和300℃预氧化煤则表现出逐渐增大的规律。芳香烃的含量先增大后减小。100℃、200℃和300℃预氧化煤中的含氧官能团呈现出先升高后降低的趋势,而400℃则相反。通过对预氧化煤以及原煤的TG和DTG曲线对比分析可知,预氧化煤的热失重特性和原煤有很大不同,氧化温度对预氧化煤的失重过程有较大影响。随着氧化温度逐渐升高,预氧化煤缓慢反应阶段的吸氧增重峰逐渐不明显,且多数预氧化煤在此阶段表现为质量减少,这说明预氧化煤比原煤要先开始进行氧化反应。另外,预氧化煤燃烧后期的反应和燃尽能力、整体燃烧性能以及燃烧稳定性差于原煤,但是其氧化前期的反应能力强于原煤。相较于原煤,预氧化煤热失重反应的进程被提前,且其氧化反应过程所用时间更短反应也更加迅速。利用C80微量热仪和DSC差示扫描量热仪对预氧化煤自燃过程的热效应进行分析得出,预氧化煤的TH1以及TH2滞后于原煤,且其整个低温氧化过程向高温区移动。另外,预氧化煤低温氧化阶段的放热量小于原煤,且氧化温度的升高会加剧这种现象。原煤以及100℃和200℃预氧化煤的DSC曲线上存在由于煤中大分子结构分解导致的吸热“台阶”,而300℃和400℃预氧化煤的DSC曲线上却没有,且预氧化煤整个氧化反应的放热量以及最大放热功率都小于原煤。结合TG-DSC以及C80实验数据判断出,预氧化煤的氧化温度存在临界值,低于此温度预氧化煤的自燃风险高于原煤,否则低于原煤。此外,氧化温度的临界值因为氧浓度的改变而变化,随着氧浓度的降低,氧化温度的临界值向高温区移动。