煤炭自然发火本质是煤氧复合作用的结果。煤炭自燃是我国矿井发生火灾的主要原因,二氧化碳防灭火充填技术是煤矿防灭火重要技术手段之一。为了研究二氧化碳在煤自然发火过程中对煤氧化升温各个阶段的微观影响,本文通过对比不同气氛配比下煤自燃升温过程中特征温度点的变化情况,得到不同气氛下的临界温度和干裂温度;对所选煤样在临界温度和干裂温度和不同气氛下进行预氧化处理,处理后的煤样进行傅里叶红外实验和XRD实验来研究煤分子官能团和晶体结构的变化情况。通过煤自燃特性实验,研究不同二氧化碳浓度下煤样的特征温度的变化情况,发现随着二氧化碳浓度的提高,煤的临界温度和干裂温度向着高温方向移动。相同氧浓度下二氧化碳气氛下比氮气气氛下煤样临界温度和干裂温度高;相同氧气浓度下煤样在二氧化碳配比的气氛中耗氧速率小于在氮气配比下的耗氧速率。通过傅里叶红外光谱实验和XRD实验,对临界温度和干裂温度下煤分子活性官能团进行研究,结果显示随着氧浓度的增加,临界温度和干裂温度点的C-O和羟基都有所增加。随着氧浓度的下降-COO、C=O的含量呈减小的趋势,原因为二氧化碳阻碍了煤氧复合作用的发生,使煤样中的以-C-OH为代表的-C-O-键更难被氧化为羧酸中的C=O键;煤分子取代苯含量的高低主要受煤体温度的影响,芳烃和芳环主要受温度影响较多。煤中脂肪烃的含量随着二氧化碳浓度的增加表现为上升趋势。主要是脂肪烃化学性质不稳定,当二氧化碳浓度升高时,二氧化碳气体分子阻碍了煤吸氧作用,更多的脂肪烃不能和氧气发生化学反应。气氛的种类和氧浓度对煤晶体结构堆砌高度Lc和有效堆砌芳香片数Mc均无明显的改变;干裂温度时的晶体堆砌高度Lc和有效堆砌芳香片数Mc均小于临界温度点各个晶体参数,这表明温度主要影响晶体堆砌高度、延展性和有效堆砌芳香片数等晶体参数。