为研究煤自燃机理及其阶段变化特征,通过理论分析煤自燃过程、探讨煤层自燃的基本条件、煤自燃阶段特征。通过程序升温、绝热氧化和TG-FTIR实验对比研究不同煤种低温阶段指标气体的变化特征、煤自燃倾向性和高温阶段煤燃烧过程的热重变化、气体释放规律,以此研究煤自燃各阶段中反应和结构特性,并为采空区自燃“三带”数值模拟提供放热源、耗氧源等数据支持。结合兴陶煤矿回采工作面上覆岩层裂隙发育模拟,按区域计算了采空区渗透系数,并在前人基础上,总结了采空区渗透系数分布规律,为采空区渗透率场模拟提供数据支撑。论文在理论分析基础上,建立采空区煤自燃数学模型,并结合Visual C++开发了可视化采空区火源定位数值模拟软件V1.0,辅以实验基础数据,模拟不同情况下采空区自燃区域的变化情况,并提出煤自燃综合防治方案。研究结果表明：通过煤的元素分析可以预测煤各阶段特征点及其气体浓度,自燃数值模拟为采空区防灭火提供可靠的决策方案,为采空区自燃的预测、预防、预报及治理提供理论支撑。