遗煤自燃作为煤燃烧的一种主要表现形式,是一个极其复杂的物理及化学反应过程。从矿井火灾防治研究层面来讲,过分考虑其微观反应细节与现场实际相关性较弱,而进行大尺度物理实验耗时耗力,可重复性差,本论文从宏观唯象角度,围绕煤的燃烧及惰化这条主线展开一系列的研究。从燃烧基本理论入手,以Gpyro热解模型为基础,同时处理煤热解条件下的水分干燥过程和挥发分析出过程,构建煤的综合热解模型;以改进后的EDC湍流燃烧模型为核心,引入固定碳氧化模型、碳烟生成及氧化模型、DOM辐射模型,从而构建完善的煤通用燃烧模型。基于OpenFOAM平台,依托自带的fireFOAM求解器,将构建的煤综合热解模型和煤通用燃烧模型耦合,建立适用于煤燃烧的新型求解器coalfireFOAM,并对煤的燃烧过程进行数值模拟。模拟过程中,所需热物性参数通过实验的方法获得,其化学反应动力学参数则依靠GA优化算法通过构建在热重预测结果和热重实验数据之间获得质量损失率最小误差的目标函数进行计算。将煤燃烧数值模拟结果与锥形量热仪实验结果对比,从而验证热解及燃烧模型的有效性、完整性和准确性,进一步地,通过更改煤燃烧的气相氛围,对煤在氮气以及二氧化碳双重惰化条件下的燃烧特性进行研究,结果表明:随着惰性气体体积分数的升高,热释放速率及质量损失速率均越来越小,峰值到达的时间也越来越长。当混入空气中的惰气体积分数达到60%以上时,抑制煤燃烧的效果非常明显,而当惰气浓度低于40%时,一旦煤达到剧烈燃烧阶段,惰性气体对煤燃烧的抑制作用非常有限。上述研究不仅为煤的燃烧及惰化研究提供新的思路和方法,同时,为矿井防灭火技术方案的制定提供了基础理论支撑。考虑采空区遗煤自燃的关键是松散煤体的持续供氧,借助颗粒离散元软件PFC对采空区孔隙分布进行研究,根据孔隙分布特征将其沿倾向方向划分为三个区域进行UDF分区孔隙率及渗透率编译,靠近两巷帮的高孔隙率区的孔隙率以PFC倾向模型计算结果为基础,中间区孔隙率以PFC走向模型计算结果为基础。然后将所建立的采空区多孔介质渗流模型导入到流体计算软件Fluent中,对采空区气体流场进行数值模拟,以氧浓度为主要判别指标进行采空区遗煤自燃危险区域的判定,通过与现场自燃“三带”观测结果对比,验证基于采空区流场分布判定遗煤自燃危险区域方法的可行性和准确性。最后,综合考虑氮气和二氧化碳在防灭火方面的优势及特点,提出针对综放采空区自燃危险区域的空间惰化技术,包括采空区单体式注惰技术方案和分体式注惰技术方案,通过数值模拟分析了各方案的惰化效果,发现分体式注惰方案优于单体式注惰方案,将参数优化后的分体式注惰方案应用于现场后,取得更为有效的采空区防火效果,保证了工作面的安全回采。