采空区是矿井煤自燃灾害的多发地,占火灾事故总量的60%以上。预防和治理煤自燃的关键在于自然发火位置的精准定位。同位素测氡法作为一种行之有效的火源位置探测技术,已在中国、澳大利亚的多个自燃灾害严重矿区进行了应用。由于氡气从地下深部迁移至近地表的过程十分复杂,受多种因素影响,其长距离输运机制尚无明确定论,这严重制约着同位素测氡技术的探测精度和实际应用效果。为进一步探究氡长距离迁移机制,构建完整的煤自燃火区氡长距离迁移模型,需要对氡在覆岩层中传输速率这一重要参数进行深入研究。然而,目前国内外学者在关于氡迁移理论的研究中,对氡在覆岩层中传输速率的讨论较少,缺乏可采用的速率计算方法。为弥补煤自燃采空区地质背景下,氡在覆岩层中传输速率研究方面的不足,本文从氡气固有放射特性出发,基于氡及其子体衰变平衡方程,推导出氡子体核素滞留时间计算公式,进而提出氡在自燃采空区上覆岩层传输速率的计算方法。为进一步验证速率计算方法的可行性和实际应用效果,在山西省太原市晋源区某自燃采空区开展地表钻孔取样实验,获取火区上覆岩芯样品。通过放射性核素检测实验对岩芯样品中210Po和210Pb放射性比活度进行测定,得到计算核素滞留时间所需的210Po/210Pb数据。结合覆岩层深度差值（35）s和滞留时间差值（35）t,最终得到煤自燃火区上覆岩层中氡的传输速率。针对氡在地下覆岩层中迁移这一不可视过程,结合氧化升温实验和氡传输速率计算结果构建煤自燃氡气传输模型,采用数值模拟研究氡气源初始浓度、覆岩层扩散系数、传输速率的改变对氡运移过程和覆岩层中分布的影响和作用效果,进一步揭示氡在煤自燃采空区覆岩层中的迁移机制。研究表明,在煤自燃采空区地质背景下,可根据上覆岩层中氡长寿命衰变子体210Po和210Pb放射性不平衡度来计算氡的传输速率。现场煤自燃采空区岩芯样品核素检测结果显示,自燃区覆岩层介质环境吸附放射性核素210Po、210Pb总量明显高于非自燃区域,其中自燃区岩芯样品中210Po放射性比活度约为非自燃区的3.71倍,210Pb比活度为非自燃区的1.79倍。采空区覆岩层中氡气传输速率计算结果表明,地下深部煤自燃条件促进了氡在覆岩层中的传输过程,氡在自燃区覆岩层中传输速率范围在2.4600×10-4～6.2486×10-4 m/s,平均速率4.2926×10-4 m/s,约是非自燃区的6.49倍。数值模拟研究结果表明,覆岩层氡浓度随运移距离的增加呈指数形式衰减。氡气源浓度决定了参与迁移过程的氡气总量,在其他条件不变的情况下,相同深度覆岩层中氡浓度随着氡气源浓度升高而增加。扩散系数是影响氡运移的重要参数。然而,单独扩散系数的增加并不能加强氡在纵向上的运移能力,而是会加强氡的横向运移能力,使氡气从氡气源沿水平和垂直方向朝四周运移扩散。传输速率是影响氡在覆岩层中纵向运移的关键。随着氡传输速率的增大,氡在自燃采空区上覆岩层中的纵向运移能力得到加强。相同覆岩层深度条件下,更多的煤自燃氡气能够运移至地表,引起地表氡浓度异常现象。传输速率的增加加强了不同深度覆岩层间的氡气传递过程,提高了氡在覆岩层中的纵向传输效率,氡气可在覆岩层中迁移更远的距离。