煤炭长期以来占据我国消费能源的首位,是国民经济高速发展的支柱之一。煤层自燃不仅浪费大量的优质煤资源,还对周边的生态环境造成了严重的破坏,引发次生灾害。传统探测煤自然发火的方法,如测温法、指标气体法,示踪气体法等,具有成本高、实施复杂、监测受环境局限性较大、无法进行长时间连续稳定监测等诸多问题,且传统方法主要需在地下采空区布置测点,从而不适用于对废弃矿井采空区和浅埋煤层自燃情况的检测。本研究提出了基于自主开发的土壤气体通量监测系统,对废弃矿井采空区和浅埋煤层上覆地表CO₂通量进行监测,结合相应环境数据(地质情况、风速、雨量、地表土壤情况等),总结地表CO₂通量变化与地下煤自燃氧化程度的关系,建立一套综合评判系统,为判定废弃矿井采空区遗煤和浅埋煤层自燃氧化程度提供依据。本文首先探讨土壤气体通量监测方法的原理和各种方法的优缺点。鉴于此,基于动态气室红外分析法开发了土壤气体通量监测系统。系统避免了气障现象和气室气压不平衡问题,消除了换气过程中由于外力参与对土壤CO₂释放率的影响,测量结果的准确性、稳定性和使用便利性等方面都达到了较高的水准。其次阐述了了此方法的理论基础,并通过现场实验,对废弃矿井采空区(自燃和无自燃)和非采空区上覆地表的CO₂通量进行长期连续监测,分析其CO₂通量区别及变化规律,监测结果初步验证了基于地表CO₂通量监测,研究废弃矿井采空区遗煤和浅埋煤层自然发火程度技术的可行性。