煤层露头火灾不断发展所形成的大面积煤田火灾,不仅造成巨大的资源损失和环境污染,而且对人类的健康、自然的环境破坏和煤矿的安全生产都造成威胁。我国煤层露头火区分布范围广、火灾燃烧程度严重,每年直接烧失煤炭资源约2000万t,破坏煤炭资源达2亿t。研究煤层露头火灾形成演化机理,为火区的预防和治理提供理论指导具有重要的意义。　　采用煤低温自然发火实验和热重分析实验相结合的实验方法,测试了煤层露头氧化、热解、燃烧过程的特性参数,分析了煤低温氧化自燃阶段、煤的热分解阶段和煤的燃烧阶段三个不同阶段的化学反应机理,掌握了煤层露头燃烧过程的机理与特性;采用MTS815.02电液伺服岩石力学实验系统和NM-4A型非金属超声检测分析仪,研究温度载荷作用下砂岩的热破坏过程,分析了砂岩热破坏宏观力学特性,探讨了砂岩宏观热破坏机理,通过对煤层露头火区上覆岩层的热破坏特性的系统分析,研究提出了煤层露头火区上覆岩层的塌陷、破坏机理,得出了上覆岩层的塌陷、破坏规律与形式,其形成的塌陷裂隙、塌陷台阶和塌陷坑是造成煤层露头持续供氧燃烧的主要漏风通道。　　依据多孔介质渗流理论,分析了煤层露头火区内气体特性和风流渗流状态,研究了火区内气体流动动力和阻力,推导出煤层露头火区气体渗流数学模型,并结合煤层露头火灾热动力特性分析,构建了煤层露头火灾演化过程物理模型,对煤层露头火区在不同漏风强度条件下的温度场和煤层露头火区在不同温度条件下的渗流场进行数值计算。通过煤层露头火灾发生发展的规律及燃烧特点的分析,提出了煤层露头火灾燃烧状态识别判定方法和对火区进行分类治理的思想,并根据热量的产生、聚集、扩散和持续的漏风供氧是影响煤层露头火灾的发生发展过程的关键要素,提出了以降氧为主的火区控制方法和以降温为主的火区治理方法及实现该方法的相应技术措施。　　最后,以四川省攀枝花市宝鼎矿区煤层露头火区为模型,依据煤层露头火灾燃烧状态识别判定方法,进行了火区分类治理,将以降氧为主的火区控制理论和以降温为主的火区治理理论应用到实际煤层露头火灾的治理工程中。通过采取煤层露头剥挖、覆盖,大面积采空区爆破、封堵漏风通道、建立隔离带,向火区灌注粉煤灰复合胶体等综合控氧、降温技术措施,彻底熄灭了火区,取得了较好的效果。　　研究成果对进一步研究煤层火灾的形成机理和控制方法具有较大理论参考价值和工程实践的指导意义。