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鉴于煤的自然发火在开采、存放和运输的各个环节造成了巨大的经济损失和诸多的安全隐患。本研究参照联合国国际职业安全与健康信息中心（International occupational safety and health information centre,CIS）对可燃类固体材料危险性规定实验方法，根据弗兰克—卡门斯基参数提出煤临界自燃着火温度的定义：将规定体积的立方体煤堆置于热环境中，可维持其产热能力始终大于散热能力（最终自燃）的最低自热升温初始温度值；此时的煤样温度和热环境温度相同。实验以易自燃的褐煤为研究对象，测定其在各种条件下的临界自燃着火温度和升温规律。对自然堆积状态下的低阶煤自然发火特性进行了基础性研究。
本研究建立了开放式恒温实验系统，依据弗兰克—卡门斯基理论，在满足高毕渥数（煤堆边界散热速度远大内部热传导）和低风流阻力的接触边界条件下，对煤堆升温过程中的温度和产生的指标性气体进行连续性监测，实现对自然堆积煤样在多场耦合状态下内部升温规律及产热特性的测定与分析，获得不同条件下煤样的临界自燃着火温度值，并提出基于临界自燃着火温度的概念来评价煤自然发火危险性的理论方法。
实验设计了7种体积（边长2.5cm、5cm、10cm、15cm、25cm、50cm、100cm）的立方体堆积煤样，特别是针对实验难度较高的特大体积煤样（边长25cm以上）建立了大型室外恒温实验系统。基于不同煤样的升温特性实验结果，总结分析了煤样在自然堆积状态下升温过程的四阶段（初始阶段、水分蒸发抑制升温阶段、温度回升阶段和自燃/温度回落阶段）升温规律及升温机制，根据煤样温度的上升速率，产生气体的浓度变化阐明了各升温阶段与热传导、自然对流、水分蒸发等多种因素的关系。
通过对6种不同粒径（0.5mm、1mm、3mm、5mm、7.5mm、10mm）煤样进行实验，分析了粒径对煤样升温的影响作用，获得了粒径、煤堆体积与临界自燃着火温度的关系。
通过不同含水量煤样的实验，讨论了水分含量对煤样升温特性的影响。得出了水分的影响作用主要体现在初期升温阶段，煤样的外在水分对其升温起主导影响作用，煤堆体积越大水分对其升温的影响就越明显，煤样的水分含量与其临界自燃着火温度并无直接关联性，即从宏观上说水分作用只延长煤堆升温时间而不影响其最终是否发生自燃。
通过上述的大量室内实验结果，提出了堆积煤的体积与临界自燃着火温度的关系式及室内实验方法，通过室外大体积实验初步验证了该关系式可行性。目前可在有限体积范围内用于煤堆临界自燃着火温度的预测。
本研究建立了开放式恒温实验系统，依据弗兰克—卡门斯基理论，在满足高毕渥数（煤堆边界散热速度远大内部热传导）和低风流阻力的接触边界条件下，对煤堆升温过程中的温度和产生的指标性气体进行连续性监测，实现对自然堆积煤样在多场耦合状态下内部升温规律及产热特性的测定与分析，获得不同条件下煤样的临界自燃着火温度值，并提出基于临界自燃着火温度的概念来评价煤自然发火危险性的理论方法。
实验设计了7种体积（边长2.5cm、5cm、10cm、15cm、25cm、50cm、100cm）的立方体堆积煤样，特别是针对实验难度较高的特大体积煤样（边长25cm以上）建立了大型室外恒温实验系统。基于不同煤样的升温特性实验结果，总结分析了煤样在自然堆积状态下升温过程的四阶段（初始阶段、水分蒸发抑制升温阶段、温度回升阶段和自燃/温度回落阶段）升温规律及升温机制，根据煤样温度的上升速率，产生气体的浓度变化阐明了各升温阶段与热传导、自然对流、水分蒸发等多种因素的关系。
通过对6种不同粒径（0.5mm、1mm、3mm、5mm、7.5mm、10mm）煤样进行实验，分析了粒径对煤样升温的影响作用，获得了粒径、煤堆体积与临界自燃着火温度的关系。
通过不同含水量煤样的实验，讨论了水分含量对煤样升温特性的影响。得出了水分的影响作用主要体现在初期升温阶段，煤样的外在水分对其升温起主导影响作用，煤堆体积越大水分对其升温的影响就越明显，煤样的水分含量与其临界自燃着火温度并无直接关联性，即从宏观上说水分作用只延长煤堆升温时间而不影响其最终是否发生自燃。
通过上述的大量室内实验结果，提出了堆积煤的体积与临界自燃着火温度的关系式及室内实验方法，通过室外大体积实验初步验证了该关系式可行性。目前可在有限体积范围内用于煤堆临界自燃着火温度的预测。