采空区含瓦斯环境下煤自燃灾害是高瓦斯易自燃煤矿的典型灾害形式。然而,由于采空区含瓦斯环境下煤自燃准确探测难度大、预测难,深入研究采空区煤自燃与瓦斯复合灾害的动态演化规律,明确煤自燃与瓦斯复合灾害危险区域的判定方法,已成为采空区热动力灾害防治研究的一个重要方向。受采空区煤岩冒落、多组分气体共生等复杂条件的限制,采空区煤自燃与瓦斯复合灾害危险区域的动态演变规律的研究困难突出。本文以构建的采空区中尺度热态模拟平台为基础,采用理论分析、相似试验和数值仿真模拟相结合的方式,系统研究了采空区含瓦斯环境下煤自燃过程多场演变规律,构建了采空区煤自燃与瓦斯复合灾害危险性评价模型。论文的创新性研究成果如下:（1）获得了含瓦斯环境下煤自燃的全过程发展特性,揭示了瓦斯在煤不同氧化阶段对煤氧复合反应过程的影响机制。基于原位红外光谱测试技术和程序升温测试系统,研究了含瓦斯环境下煤自燃全过程中煤的化学结构、自燃温升和气体产物生成的规律,指出煤自燃可分为低温缓慢氧化阶段、快速升温氧化阶段和稳定放热自燃阶段三个阶段。揭示了采空区多元气体环境对煤自燃发展进程的影响,发现低温氧化阶段以多元气体物理竞争吸附解吸过程为主,瓦斯以降低环境氧浓度的方式而影响煤表面活性基团与氧的化学反应和物理吸附。快速升温氧化阶段氧气在煤体表面转为化学吸附过程为主,脂肪族侧链-CH₃/-CH₂-表现出与氧气的高反应活性,导致煤氧复合反应速率显著增大。稳定放热阶段耗氧强度急剧增加,气体产物大量生成,瓦斯与氧气以缓慢氧化的形式影响高温煤体的氧化。基于煤自燃不同阶段指标性气体生成规律,确定了采空区煤自燃全过程的气体指标。（2）基于相似试验,获得了采空区含瓦斯环境下煤自燃过程的多场演变规律,明确了采空区煤自燃与瓦斯共存条件下复合灾害的发生条件。研制了采空区中尺度热态模拟平台,以此为基础,研究发现采空区煤自燃发展过程存在正向风流蔓延和逆向吸氧蔓延两种方式。在低温缓慢氧化和快速升温氧化两个阶段内,煤体耗氧强度小、产热量低,部分热量随漏风流传递至采空区回风侧,煤自燃发展沿正向风流蔓延;而在稳定放热阶段,煤体耗氧强度大,受采空区供氧条件限制,自燃高温区向富氧工作面方向迁移,煤自燃发展以逆向吸氧蔓延为主。同时,获得了煤自燃对采空区瓦斯运移积聚的影响规律,当进风侧发生自燃时,煤自燃及瓦斯积聚发展进程与回风侧相比显著加快,并理论探讨了进回风隅角由于富氧、瓦斯易积聚而存在煤自燃诱发瓦斯爆炸复合致灾的可能性。（3）构建了采空区条件下煤自燃过程多组分气体流固耦合传热模型及灾害危险评价模型,获得了采空区煤自燃与瓦斯复合灾害危险区域分布规律。以采空区物理相似模拟实验参数为基础,分析了采空区煤自燃过程气体运移、气固传热机制,建立了采空区煤岩体空隙结构条件下煤自燃过程多组分气体流固耦合传热模型及灾害危险评价模型,分析了采空区煤自燃与瓦斯复合灾害危险区域的分布规律,获得了采空区漏风强度、瓦斯涌出来源、自燃发生位置对危险区域分布的影响,发现通风条件和煤岩体空隙率共同决定危险区域的演化方向,漏风强度增大显著增加煤自燃与瓦斯复合灾害区域危险程度。研究结果为揭示采空区煤自燃诱发瓦斯爆炸的耦合致灾机理提供了参考,为采空区复合热动力灾害风险防控提供了指导。该论文有图104幅,表9个,参考文献181篇。