我国大倾角煤层主要分布在四川、甘肃、新疆等西部地区。随着我国东部矿区赋存条件良好的煤层储量日渐枯竭,煤炭开采重心将向西部地区转移,大倾角煤层的开采比例将不断增大。煤层倾角大、厚度大,采空区遗煤多、分布不均匀,导致采空区防灭火工作较为复杂,在大倾角厚煤层分层开采情况下采取合理的采空区煤自燃防治技术尤为重要。本文从采空区空间惰化防灭火的角度出发,开展大倾角采空区灌注N₂和CO₂时惰性气体的分布规律研究,以确定惰化效果最佳的工艺参数,对矿井煤自燃防控具有一定的指导意义。本文以甘肃省华亭煤业集团有限责任公司东峡煤矿为研究对象,在前辈学者研究的基础上,简要分析了大倾角采空区空间分布形态,并以此为物理模型,搭建了大倾角工作面采空区惰气灌注物理相似模拟实验平台,通过物理相似模拟和数值模拟相结合的方法,研究了向大倾角工作面采空区灌注惰气时采空区O₂浓度变化规律及惰气分布规律。研究表明:灌注N₂时,在底板范围内,沿工作面走向N₂扩散轮廓近似呈“L”型分布,距离工作面越远,N₂影响的宽度越大;在垂直高度上,沿走向方向,N₂浓度分布呈现高宽低窄的“倒梯形”分布。灌注CO₂时,在底板范围内,CO₂扩散轮廓近似呈“喇叭状”分布,其喇叭口即为灌注口;垂直高度上,从进风巷到回风巷,CO₂影响高度在逐渐增高,但影响最高至距离底板12m的高度。根据东峡煤矿37121-1工作面开采的基本状况,简要分析了37121-1工作面采空区遗煤自然发火的因素,结合大倾角采空区惰气运移及分布规律,提出了采用在进风侧灌注CO₂、在回风侧灌注N₂的联合灌注惰气防灭火方案,对煤自然发火进行防控,并借助数值模拟,得到在回风侧灌注氮气流量为200m³/h、埋管深度为60m;在进风侧灌注CO₂的流量为600m³/h、埋管深度为40m时,采空区惰化效果最佳。本文共包含36张图、12个表格、85篇参考文献。