煤炭在全球能源消费结构中仍占有重要地位,煤自燃是影响煤矿生产的主要灾害之一。我国侏罗纪煤资源富饶,自燃时间短,具有较高的自燃危险性,因此,对侏罗纪煤自燃氧化规律及氧化机理的研究刻不容缓。本文采用典型侏罗纪煤,结合理论分析、实验研究和模拟计算,研究了侏罗纪煤的氧化特征,基于热效应构建煤自燃反应模型并进行氧化模拟,掌握侏罗纪煤氧化发生发展机理。研究结果为防治煤自燃灾害,揭示煤自燃机理提供科学依据。采用工业分析仪、元素分析仪、傅里叶红外光谱仪、核磁共振仪、X-射线光电子能谱仪、X-射线衍射仪、C80微量热仪,系统研究了侏罗纪煤的煤质、元素组成、官能团动态分布规律、碳骨架结构、元素赋存形态、微晶结构及宏观热效应的阶段性变化规律;采用Pearson相关系数法对热释放速率与官能团的变化进行了相关性分析,进一步分析主要官能团对于热效应的贡献情况,最终确定煤氧化过程中的-CH2和-C=O为放热阶段的主要热贡献官能团;采用计算机辅助软件,结合煤结构参数的表征,构建侏罗纪煤大分子结构模型,分子式为C115H92O35N2,提取煤中特征官能团,简化得到煤小分子结构模型,分子式为C34H30O5。采用量子化学软件对煤小分子结构模型进行优化,对其电势图和前线轨道进行了分析,得出煤结构模型的能隙值较低,表明煤结构的分子活性较大,易于发生氧化反应,并且反应时氧气攻击四个基团氢原子的顺序为:①-HCOH-CH2-基团,②-CHO基团,③-CH2-CH2-CH3基团,④-CH2-CH=CH2基团;计算了煤结构模型中四个重要基团的氧化历程,确定-C-OOH是煤氧化过程的关键基团,分析了反应过程中的活化能、焓变、吉布斯自由能等热反应动力学参数,对比发现四个基团反应路径的最高能垒大小依次为:-CHOH-CH2-<-CHO<-CH2-CH2-CH3<-CH2-CH=CH2;研究了温度对煤结构氧化路径的影响,发现温度升高对所有路径都有促进作用,对中间体和产物,尤其是多组分产物的影响较大,对过渡态的影响相对较小。