煤是我国的重要能源,在国民经济发展中发挥着不可替代的作用,随着煤炭资源的大量开采,煤炭自燃火灾频发,既造成资源浪费,又影响矿山生产作业,对职工的生命安全构成极大威胁,对于条件复杂的煤炭矿井,直接灭火效果不佳时,往往采用封闭火区的方法进行灭火,但在启封火区时,经常发生复燃事故,造成人员伤亡和财产损失。因此火区复燃相关研究成为众多学者亟需研究解决的一大课题。本文通过自制物理模拟测试实验平台,对煤矿井下封闭火区熄灭与复燃过程进行模拟,监测火源中心温度的变化规律,得出温度与时间呈负相关关系,且可将降温过程分为两个阶段,快速降温阶段（950～200℃）及缓慢降温阶段（200～30℃）,对比0.25-1.00kg四组不同质量煤样的变化规律,可知随着煤样质量增加,降温速率减缓,熄灭所需时间延长,质量为1.00kg的煤样与0.25kg的煤样相比,熄灭时长增加了约3h。实验对照典型气体指标在封闭火区衰减过程中的变化规律,发现在火区封闭后,CO和H2与煤温衰减规律呈现良好的关联性,但考虑样品质量作为变量后,H2的规律性更为明显,在煤温降至200℃之前,1.00kg煤样所产生的H2浓度约为0.25kg煤样的3-9倍,显然在降温初期,不同质量样品释放的H2浓度相差较大。在燃煤自熄灭的过程中,选取降温衰减过程中500-100℃之间的5组温度点取样进行微观结构研究,傅里叶红外光谱FTIR表明,封闭火区煤样中代表醇酚醚类（C-O）官能团的含量占较大比重约73%,芳香环取代（C-H）结构相对较少约15%。对比峰面积,发现两者在火区熄灭降温的过程中均呈现出上升的趋势,C-O和C-H结构的含量分别以0.15%/℃和0.025%/℃左右的速率增加,其中C-O结构的增幅更为显著;表面孔隙结构测试表明,煤表面的孔隙分布随温度降低由复杂逐渐变为简单,联合比表面积和孔径分布测试实验,发现从500-100℃的过程中,比表面积由23.76 m~2/g降至10.52 m~2/g,孔容由0.06327 m~3/g降至0.03326m~3/g,微孔由1.1828nm降至1.0404nm,介孔由6.1314nm增至9.2933nm,可见在熄灭降温过程中,除介孔外的其余孔隙参数比例均在减小,煤样的孔隙连通性逐渐减弱。通过EDS能谱实验,发现煤样中的C和O两种元素含量变化呈反向关联,C由87.56%降至17.35%,O由7.91%增至52.21%,两者比例同样反映煤样复燃风险。采用容量1.5t的自制实验装置模拟开展火区复燃实验,选取封闭火区后的多个节点通风供氧,发现山西无烟煤复燃温度临界点位于250-300℃之间。对比降温灭火使用的CO2和N2两种惰性气体,降温速率分别为1.22℃/min和6.01℃/min左右,显然CO2降温更快。依据红外热成像观测结果可知,火势从中心向四周蔓延,关闭模拟火区后,煤以阴燃的形式持续蔓延,温度保持在约900-1000℃,偏向于供风侧。通过TG-DTG实验对比,发现火区温度500℃对应的煤样最大失重速率为0.58%/min,温度衰减后样品失重速率依次下降。选用Coats-Redfern及Achar两种模型进行动力学计算,煤样反应机理符合三位扩散Jander方程（n=2）,从火区温度从500℃降至100℃时,活化能值由99.56k J/mol上升至244.66 k J/mol,表明反应难度增加,复燃风险降低。选用凝胶、气溶胶与七氟丙烷三种灭火材料开展灭火实验,发现从980℃降至常温,气溶胶灭火仅需150min,七氟丙烷灭火器需要约200min,凝胶介于两者之间,凝胶与气溶胶的初期降温效果明显,表面温度从680℃降至200℃仅仅花费了3-5min,推断出固、液两种形态的灭火材料针对局部火灾能均匀分布,快速降温,并可以有效防止复燃,气体在空间较为开阔时,较为分散,灭火效率较低,且防治复燃效果较差。将小型实验装置作为物理模型,根据传热传质学理论,推导出能量平衡方程,建立温度场数学模型,并推导出火区从封闭到安全启封所需的时间,即t=Cm·ln[T1-T∞)/（T2-T∞）],将模型计算结果与温度变化实验结果进行对比,模型计算结果与实验结果贴合效果良好,可为矿井火区启封预测提供理论参考。