我国近距离煤层群复合采空区煤自然发火问题严重,对矿井安全生产威胁很大,是煤矿安全领域的研究重点与难点。论文根据双鸭山矿区复合采空区现场实际条件,针对近距离煤层群复合采空区内遗煤反复氧化及浸水风干等特点,研究并提出了近距离煤层复合采空区煤自燃机理、自燃特性参数及气体变化规律的多种计算分析方法;构建了工作面动态推进条件下,复合采空区煤自燃的模型,通过数值模拟掌握了复合采空区上、下煤层开采过程中温度场的时空演化规律,从而实现了对其自燃过程的预测及超前预报。在此基础上构建了以堵漏、控风与快速惰化降温为一体的近距离煤层复合采空区煤自燃防治的综合方法。主要取得了以下研究成果:(1)复合采空区遗煤反复氧化,致使其自燃机理和过程呈现特殊性。对比分析了原煤样及预氧化煤样自燃规律和特性。结果表明:预氧化煤体自燃过程CO、C2H4、耗氧量等指标发生突变的时刻较原煤提前近50%。表观活化能减少40%,绝热自然发火期缩短近1/2时间。(2)分析了预氧化程度对煤自燃过程的影响得出:不同预氧化程度煤样的TG曲线变化趋势基本一致。随着预氧化程度的加深,相比于原煤,二次氧化煤样的自燃特征温度呈现先降低后增加趋势,预氧化煤在低温阶段的氧化反应速率更快,升温速率更快;不同预氧化程度热解过程中的主要气体产物为CO、CO2和H2O,其逸出气体量随着温度的升高呈现先增加后降低趋势。在燃点温度(410-420℃)之前,随着预氧化程度的加深,气体产物呈现先增加后降低趋势;在燃点温度之后则基本不变。(3)煤体经过水浸并风干后,其比表面积显著增大、孔隙、裂隙结构更为发育,导致煤与氧气接触机会增多,吸氧量增大,低温阶段的煤氧化放热量增加。同时,浸水干燥后煤样表面的含氧官能团、脂肪烃类基团数量均高于原煤样。这些变化导致煤体浸水风干后自燃倾向性增强。(4)大型煤自然发火实验表明,浸水煤体自然升温过程可分为三个阶段即低温氧化阶段、水分蒸发阶段、加速氧化阶段,而复燃过程由缓慢氧化过程和加速氧化过程组成,不论哪个阶段,复燃过程的升温速率均大于初次自燃过程,且浸水-干燥后煤样的自然发火期比初次自燃降低了 1/3。低温阶段,浸水风干煤样的CO、C2H4等气体的产生速率低于原煤样。(5)采用移动坐标方法,建立了复合采空区煤自燃耦合模型,实现了复合采空区煤自燃过程的动态模拟。依据温度场分布特征并结合现场数据,得到复合采空区自燃危险区域具有明显的沿漏风通道分布的特征,并且自燃易发生在靠近开采煤层进风一侧的本煤层及顶部煤层采空区位置;开采煤层推进度加快会造成上部采空区高温区域显著缩小。结合最短自然发火期和高温区域范围的变化特点,确定东荣二矿南二采区复合煤层的最小推进度为3m/d。(6)根据复合采空区煤层自燃特点和规律,提出了“堵-惰-降”相结合的复合采空区综合防灭火技术方案,即通过密闭封堵加固、均压,钻孔压注复合胶体材料,注液态二氧化碳等方法有效治理了东荣二矿近距离煤层群复合采空区煤柱的自然发火,从而构建了复合采空区煤自燃防控的关键技术体系。论文研究成果对于掌握近距离煤层复合采空区自燃特征、隐患识别与定位以及防治关键技术具有重要的参考和实践应用价值。