煤炭自燃火灾事故时有发生,直接或间接造成的人员伤亡以及财产损失是难以估量的,严重影响着矿井的安全高效生产。煤炭自然发火是煤炭的普遍性质,但是由于煤炭本身物理化学性质差异,煤炭自然发火的难易程度也各不相同。因此为了避免或者减少煤炭自燃火灾事故的发生,早期发现煤的自燃火灾,需要全面系统地对煤层的自燃倾向性进行研究。迄今为止,国内外学者对煤炭自燃机理及煤氧化自燃的倾向性做了大量的研究,但由于煤炭的组成非常复杂,煤炭的氧化自燃过程往往伴随着十分复杂的物理化学变化,所以研究还处于初步阶段。本论文建立了-CH₂-、-O-CH₃简单分子结构模型,应用Gaussian软件模拟和热重实验相结合的方法,研究了煤氧化自燃过程中官能团的整个反应历程,并且进行了反应路径和能量计算与官能团的活性分析,并采用STA6000同步热分析仪实验进一步分析煤炭自燃倾向性。根据量子化学理论与有机化学理论,应用Gaussian09软件模拟了煤-CH₂-、-O-CH₃官能团氧化自燃生成水、一氧化碳、二氧化碳化学反应过程,选用B3LYP/6-311G方法,对过程中的每一步化学反应进行优化与计算,搜寻每一个可能存在的过渡态,并进行了反应路径（IRC）计算,确认所得的每一个过渡态的真实性。最后根据分子轨道理论,进行了电荷密度计算,验证了氧化活性顺序-O-CH₃>-CH₂-的正确性,通过加入硫元素发现,硫元素提高了-CH₂-的氧化活性。对紫晟煤矿和豹子沟煤矿煤样进行了热重实验,计算了煤氧化过程中各个阶段的活化能,以活化能为指标分析判断煤样的自燃倾向性,得知紫晟煤矿2#比豹子沟煤矿11#煤样更易自燃,结果与现场实际相符。本论文采用Gaussian09软件模拟分析了煤中-CH₂-、-O-CH₃官能团对煤自燃倾向性的影响,通过热重实验计算了煤炭氧化燃烧各个阶段的活化能,并结合量子化学理论进行了分析,为煤炭自燃机理及煤氧化自燃倾向性的深入研究提供理论支撑。本论文有图27幅,表13个,参考文献91篇。