深部煤层成煤过程中受地质环境影响煤质发生变化,生产过程中暴露煤体受高原岩温度及周围蓄热条件影响,煤氧复合能力增强,煤自燃危险性增强。针对深部高温热环境下煤的自燃特性研究,本文在选取济宁矿区不同埋深煤样进行工业分析、相关性分析和扫描电镜分析的基础上,利用红外光谱、热重分析和气相色谱实验,研究了济宁矿区不同埋深煤官能团变化规律及低温氧化过程中指标气体和氧化活性的变化规律,从宏观和微观上进一步研究煤自燃特性。工业分析及相关性分析表明该区域煤样埋深与水分呈显著相关,随着埋深增加,水分含量减少,与固定碳呈显著负相关,随埋深增加,固定碳含量增加,与挥发分含量也密切相关。扫描电镜实验表明随着埋深增加,煤的结构松散,孔隙增大,裂隙发育完全,孔隙与裂隙连通性增强,煤氧接触面积增大,物理吸附氧能力增强。红外光谱实验分析规律为:随埋深增加,煤中CH3、CH2等脂肪烃含量逐渐减少,而芳烃中的C=C减少,C=O峰值逐渐增强,煤中活泼性较强的C=O、-OH等含氧官能团逐渐增加,煤氧化活性增大;随着温度的增加,煤在低温氧化过程中,某些易氧化官能团活性增加,随着埋深影响下粒径的减小,煤样接触面积增大,环烷或脂肪族的CH3、CH2更容易反应,C=C消耗的更多,氧化活性增大,自燃倾向性增强。气相色谱实验表明,煤在低温氧化过程中产生CO、CO2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2等气体,并且在一定温度后呈指数增长,其中以CO最为明显,在低温缓慢氧化阶段CO等指标气体生成量较少,在加速氧化阶段,随着温度的升高,深部煤样CO生成速率加快,生成量加大,只有深部煤样在200℃时析出C2H2气体,说明随着埋深的增加,煤自燃倾向性增大,煤自燃速率加快。热重实验分析结果表明,初始阶段以物理吸附为主,随温度的升高,物理吸附达到饱和,物理吸附量下降,化学吸附量上升,化学吸附逐渐占据主导地位。随着埋深的增加和粒径减小,对煤的低温氧化起到促进作用,燃烧的剧烈程度增加,并且温度越高规律越明显。煤在升温氧化过程中,存在增失重现象,不同的温度下物理化学吸附速度不同,并且煤样本身的因素也会影响煤样分子结构中稠环芳香体系周围的烷基侧链、含氧官能团及其它小分子发生化学反应的裂解或解聚。随着埋深影响下粒径的减小,煤中官能团活泼性增强,与氧结合能力增强,有利于放出积聚的热量,会促进反应的进行。该规律对于判断煤的自燃倾向性具有一定的指导意义。