煤层火灾严重威胁着矿井安全生产,可能引起瓦斯、煤尘爆炸,酿成人员伤亡的重大恶性事故。液态CO2具有惰化、降温、抑爆及扩散范围大等特性,对煤层火灾防治和抑爆具有重要作用。但是,由于CO2防治煤层自燃火灾的机理、应用工艺等关键科学问题尚未得到很好解决,制约了CO2在煤自燃火灾防治中的应用。本文围绕CO2对煤自燃氧化反应过程的影响、采空区惰化降温区域及防灭火应用工艺等方面开展了深入研究。　　应用WY-98A型吸附常数测定仪研究了兖州矿区3＃煤层煤样吸附特性,测定煤对CO2、N2及CH4单组分和双组分的吸附量,分析煤样对CO2的吸附特性和影响因素,确定了CO2对煤样吸附O2量的影响关系;利用程序升温实验研究了煤样吸附CO2后的自燃特性参数,在不同浓度CO2气氛下煤样升温过程中的耗氧特性,相比于空气气氛,加入CO2后煤样活化能提高,降低了煤的氧化反应速率。　　采用TG-DSC联用技术研究了三种典型煤样在四种不同气氛、不同升温速率下的自燃氧化过程中煤样质量和能量变化,通过对TG、DTG及DSC曲线分析,计算得出了煤样氧化自燃反应动力学参数,确定了CO2抑制煤氧化自燃的影响关系,即随着CO2浓度的升高,煤氧化的表观活化能和指前因子加速减小,总体表现出反应速率减小,放热量减小。　　针对综放面采空区实际条件,建立了采空区气体输运、能量交换模型,采用ANSYS FLUENT12.1软件模拟采空区注入CO2浓度场和温度场的变化过程,得出了采空区注入CO2后,O2浓度、CO2浓度、压力、速度和温度的动态分布规律,与现场观测结果基本相符。　　建立了CO2气-液两相管道输送热力学模型,利用Aspen HYSYS V7.3软件模拟了CO2在管道输送过程及影响因素,得出了输送距离与温度、压力、摩尔流量、内径相互之间的关系,确定了CO2气-液两相管道稳定输送的相关参数;通过对液态 CO2汽化后管道输送过程模拟分析,确定出CO2气态单相在管道输送的防灭火工艺参数。　　开发了液态CO2防治煤自燃的工艺及装备,建立了CO2防治煤层自燃技术体系,在龙固矿综放面采空区自燃预防、平煤十二矿巷道穿采空区自燃火区及国宏化工厂原料煤仓火灾治理应用中,取得了良好的防灭火效果。