为更加有效预测预防煤矿采空区自然发火,本文在改进煤升温氧化实验系统的基础上设计了不同粒径不同温度下的煤低温氧化试验,研究获得了不同粒径煤在不同温度下的C1类气体、C2类气体浓度变化规律、氧气耗散速率和放热强度特征；分析了煤样指标气体,形成了采空区自然发火指标气体决策技术；同时分析实验结果,获得自燃数值模拟采空区内部氧化升温特性参数。考虑采空区内部压实情况,选取松散煤体为研究对象,制取了五种不同粒径的松散煤样,利用自行设计的渗透系数测定装置完成了松散煤体的渗流实验,分析表明松散煤体内存在明显的线性与非线性空气渗流特性,提出了达西渗流与非达西渗流判别式,进而建立了渗透率与孔隙度、粒径的关系模型。结合回采过程中采空区近工作面区域渗流非线性的特点,基于非线性渗流理论,采用菲克定律和傅里叶定律,建立了采空区渗流分区自燃数学模型。在此基础上,采用自行编制的采空区自然发火数值计算程序,数值模拟并对比分析了分区渗流与不分区渗流采空区内部多物理场量分布规律的异同,模拟研究结果表明：采空区渗流分为线性和非线性区域,采空区近区域范围内符合Forchheimer模型,采空区深部符合达西定律。论文的研究成果为采空区自然发火防治提供理论基础和科学依据。