位于山西省蒲县的华胜煤业煤矿可采煤层埋藏浅、间距近、岩层强度较低,在开采过程中随着岩层的破断垮落,裂隙发育使得上下煤层贯通形成复合采空区,裂隙继续向上发育至地表,使得外界新鲜空气持续流向复合采空区,为采空区内遗煤自燃提供氧环境。此外,地表下覆岩层裂隙发育复杂无规律,加之采空区内遗煤自燃规律未经研究,使得采空区内煤自燃危险区域难以判定,为煤自燃防治带来巨大难题。本文以华胜煤业煤矿2^#、3^#近距离煤层开采规程及实际条件为背景,研究复合采空区煤自燃特性参数、地表下岩层运移规律、裂隙发育演化规律、应力分布规律、孔隙率时空变化及分布规律,建立复合采空区煤自燃模型,模拟复合采空区内氧气浓度分布特征。根据上述研究提出浅埋近距离煤层开采自燃防治措施,达到有效避免煤自燃灾害发生的目的,获得如下研究成果:开展程序升温实验联合气相色谱装置,研究复合采空区内煤自燃特性参数。实验表明,随着温度升高,煤样耗氧速率及放热强度不断升高,气体生成速率同时升高,增长趋势在达到70℃左右的特征温度后明显加快。对实验结果进行回归分析,得到煤样耗氧速率、CO、CO₂产生速率、放热强度与温度的拟合公式,为后续煤自燃模型建立提供基础参数。分析矿区地质条件、气象特征及煤层特征,对地表裂隙进行现场观测。因为华胜煤业所处矿区常年干旱、降水较少,地表干裂,裂隙形成后难以在自然条件下闭合湮灭,依据地质条件及煤层特征分析裂隙产生原因,计算垮落带及导水裂隙带高度。依据地表裂隙形成原因、位置、宽度、走向的不同对地表裂隙进行分类,通过现场实测掌握不同类别裂隙的占比情况,得到地堑型裂隙和塌陷型裂隙宽度、深度大,易与下部岩层贯通形成漏风通道;平行于工作面走向方向的横向裂隙相比于平行于倾向方向的纵向裂隙数量较少,但宽度普遍较大,是裂隙封堵措施的重点对象。开展PFC数值模拟,研究上下煤层开采过程中岩层移动规律、裂隙发育规律、应力分布特征及孔隙率时空分布规律。在煤层开采过程中,随着直接顶和老顶的相继垮落,竖向裂隙不断向上发育,采空区中部上覆岩层逐渐垮落压实采空区内部,上煤层开采过程中,关键层还未断裂,裂隙发育集中在可采煤层附近岩层,并未发育至地表;下煤层开采后,受二次采动的影响,覆岩移动垮落及裂隙发育速度明显增快,随着关键层破断垮落,裂隙不断向上发育,在岩层内部形成数量庞大,复杂交错的裂隙通道,直至发育至地表,地表下沉并产生裂隙,形成贯通地表及复合采空区的漏风通道。煤层开采过程中,在采空区附近形成应力集中区,应力集中区随着煤层开采不断扩大,峰值不断升高,在采动后期上升趋势减缓直至稳定在一定数值范围内,煤层顶板发生明显卸压现象,在上部形成应力释放区,随着采空区中部压实逐渐发育。孔隙率在开切眼前方及停采线后方附近区域较大,采空区中部区域较小,依据裂隙发育区和裂隙压实区呈现规律性分布,下煤层开采后各区域相应孔隙率受二次采动影响均有不同程度升高。建立浅埋近距离煤层群复合采空区煤自燃模型,模拟氧气浓度分布特征及自燃“三带”区域,通过对比无漏风情况和受地表漏风影响下采空区氧气浓度及自燃“三带”变化情况,研究地表漏风对煤层采空区的影响结果,判定自燃危险区域,通过现场采气及实验室测气佐证模拟结果。基于以上研究结果,结合矿区现场情况,分析浅埋近距离煤层采空区发火原因,提出裂隙封堵和采空区注氮的联合自燃防治措施,保证煤矿实现安全开采。