我国煤炭资源丰富,但煤层自然发火十分严重,由自燃引起的矿井火灾严重威胁着煤矿企业的安全生产,研究煤自燃理论具有重要的实际意义。煤自燃首先要煤氧接触,发生物理吸附氧,进而发生化学吸附和化学反应,产生热量引起煤体升温,最终导致煤自燃。物理吸附是煤氧复合反应的第一阶段,因此研究煤低温吸氧特性对于研究煤的自燃理论具有十分重要的意义。本文以煤分子结构、氧分子结构模型研究为基础,分析了煤物理吸附氧的机理,得出煤氧接触的过程中,煤分子的非芳香结构首先遭到破坏,非芳香结构中的某些烷基侧链、桥键和含氧官能团是煤与氧发生反应放出热量的导因。利用工业分析、元素分析、孔隙结构分析、电镜扫描、真密度测定以及红外光谱等实验,研究了18个不同地区煤样的物理化学特性。在此基础上,利用ZRJ-1煤自燃性测定仪,运用煤氧吸附过程分析法,研究了不同实验条件下煤吸附氧过程的特征曲线,得出不同变质程度、不同粒度、不同温度和不同氧浓度条件对煤氧吸附规律的影响。最后结合煤物理化学特性实验,分析探讨了煤质特征、变质程度、孔隙率、官能团等内部因素对煤吸附氧特性的影响。本论文的研究成果进一步揭示了煤氧吸附机理,为研究煤自燃机理、开发定量评价、预测和阻化煤自燃的技术奠定了一定的理论基础。