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煤自燃发火是威胁煤矿安全生产的重大灾害之一。加强煤自燃发火机理、煤自燃标志性气体及煤自燃预测预报等方面的研究,为防治煤自燃提供理论和技术基础,对我国煤炭工业的可持续发展具有重要意义。本文采用理论分析、现场调研与实验室模拟实验相结合的研究方法,并以煤氧作用理论、传热传质理论、煤自燃指标气体检测作为研究基础,对煤自燃机理、煤自燃发展阶段与过程、影响因素、煤自燃倾向性、标志性气体等方面进行研究。首先对汾西瑞泰井矿正明煤业有限公司矿井进行调研并采集煤样,然后在实验室进行煤自燃发火模拟实验,通过分析标志性气体和煤炭自燃之间的关系,确定可以根据标志性气体推测出煤炭自燃状态,并对煤炭自燃进行预测预报:(1)将CO作为煤初期自燃发火的标志性气体;(2)2#煤层在常温下甲烷和乙烷是同时存在,且在70℃以后两个变化趋势随温度的变化基本一致,70℃时检测出己烷,可以其作为2#煤层的标志性气体;(3)3#煤层常温下甲烷和乙烷同时存在,在40℃~80℃之间变化趋势随温度的变化大体相同,70℃时生成丙烷、100℃时生成己烷、120℃时生成戊烷,可以将己烷和戊烷作为3#煤层的标志性气体;(4)4#煤层在不同位置的煤样烷烃的变化趋势不同:工作面煤样在常温下甲烷和乙烷是同时存在,且变化趋势随温度的变化基本一致,丁烯出现在30℃~40℃、80℃~120℃之间;丙烷和戊烷同时在70℃出现而80℃时戊烷仍存在;工作面陷落柱煤样常温下甲烷和乙烷同时存在,随着温度逐渐升高CH4和C2H6的变化趋势基本一致,但是前期120度以前变化比较迟缓;70℃时生成丙烷,80℃和130℃时生成戊烷,90℃时生成丁烯,因此,将丙烷和戊烷作为4#煤层标志性气体;(6)煤随着在空气中暴露时间的长短,其自身氧化自燃的时间也会发生变化,同时也受陷落柱的影响,长期暴露在空气中的前期氧化时间比较长;同时在煤矿现场采用矿用本安型红外热像仪和红外测温仪对巷道表面煤体进行定期扫描,对温度异常点进行监测,确定了煤自燃主要发生在地质构造处,煤体温度异常点主要在进风巷和回风巷的两帮。