地下矿井中频繁发生的煤自燃火灾是煤炭工业中普遍存在的一种重大灾害,对煤炭工业的安全健康发展有着严重的危害,地下煤火的发生不仅会造成严重资源浪费和环境污染,而且直接威胁煤矿从业人员的安全与健康。目前,逐步发展完善的气溶胶灭火技术在工业与建筑火灾领域得到广泛应用,但尚未在地下煤炭矿井自燃火灾防控领域内开展大规模探索,相关研究仍处于初级阶段。本文选取了神东长焰煤和云南褐煤两种低阶煤炭作为实验对象,优选不同配方组分的气溶胶灭火材料,开展矿井采空区火灾模拟灭火实验。结合气相色谱、同步热分析、傅里叶红外光谱等实验测试对比分析气溶胶材料防治采空区自燃火灾效果,并深入研究气溶胶材料作用机理。分析了低阶煤的本身理化性质,从低阶煤的热分析中可以得出低阶煤挥发分较高,同时两种新鲜煤样的热重曲线中均包含了较高的失水部分以及类似的特征温度点,褐煤的燃烧较长焰煤较为提前,而两者的燃尽温度较为类似。通过傅里叶红外光谱仪对长焰煤以及褐煤的红外光谱进行分析,分峰拟合处理后得到,长焰煤与褐煤的关键差异官能团位置在3000-3700cm^-1范围内的-OH官能团;在2800-3000cm^-1范围内的脂肪烃;在1800-1500cm^-1的酯类羧基等的羰基类官能团,大量的含氧官能团存在使得低阶煤自燃特性较强。使用马弗炉搭配气相色谱仪测量得到各个气溶胶配方的燃烧温度、O₂消耗以及CO₂、N₂生成的规律,从生成规律计算出各个气溶胶配方的O₂消耗速率以及CO₂、N₂生成速率,发现酚醛树脂作为添加剂时气溶胶发生过程中O₂消耗速率以及CO₂、N₂生成速率较高。元素分析发现气溶胶残留物以K为主,辅以Na等其他杂元素。残留物以碱性钾盐为主,其中化合物主要为K₂CO₃,同时存在KHCO₃,KOH等物质。从宏观角度分析,气溶胶阻化剂对燃煤的灭火机制是大量生成的N₂/CO₂携带超细的气溶胶及残留物颗粒协同实现快速灭火。通过对比原煤和混合气溶胶及其残留物的煤样在升温过程中的TG/DTG曲线,发现气溶胶残留物作用下煤样的特征温度点普遍滞后,而气溶胶材料的存在也导致混合物残留增加,升温速率降低。通过傅里叶红外光谱仪对长焰煤以及褐煤的主要官能团进行分析,煤中丰富的含氧官能团致使褐煤以及长焰煤具备较强自燃潜力,但升温过程中的气溶胶材料内的钾会与煤中的羟基官能团发生反应,消耗煤中的羟基,并生成碱性环境,而碱性环境又使得羧基的生成受到抑制,同时升温条件下,酯类也更容易分解,因此,气溶胶灭火剂对煤中含氧官能团中针对性作用较为明显。气溶胶通过消耗煤中的羟基、酯类、羧基等含氧活性官能团来达到灭火作用。论文选取15组不同配方的气溶胶和两种煤样进行模拟采空区灭火实验,发现气溶胶灭火剂施用起效后密闭空间内煤火出现迅速降温。从灭火效果上,其中有8组气溶胶灭火剂的灭火效率强于0.25MPa氮气的灭火效率,其中双氰胺类（DICY）的灭火效率最为显著;同时,数据表明以酚醛树脂（PE）作为添加剂时的灭火效率最高,且酚醛树脂（PE）的添加极大地提高了灭火温度,降低了残留量。使用碳酸氢钾和碱式碳酸镁做添加剂会使灭火剂的灭火时间加长,邻苯二甲酸氢钾的加入能有效降低灭火剂的最高温度。深入研究影响气溶胶灭火剂灭火效率因素上,得到了热气溶胶灭火剂实际使用量规范中的k₂取1.1较为合适,增加会提高经济成本,减少导致灭火效率降低。气溶胶灭火剂对云南褐煤的作用效果比神东长焰煤煤要强。在正交实验基础上得到一个最佳配比:63.4%硝酸钾,23.6%双氰胺,8%酚醛树脂,2%邻苯二甲酸氢钾。本文的研究为地下矿井高温火区自燃火灾防治提供新的技术途径与理论参考。