超大采高工作面煤自燃监测数据包括气体浓度、温度等，研究方法包括实验、数值模拟、现场观测等。现有研究大多未考虑各指标之间的关系，研究手段及数据分析方法单一。针对该问题，以上湾煤矿采高为8.8 m的12401工作面为例，通过煤自燃实验、现场“三带”实测及数值模拟相结合的方式，分析煤自燃火灾过程中气体浓度与温度之间的关联关系，总结采空区内因火灾发火规律和特征。建立地面钻孔注氮模型，反演了采取注氮措施前后O2浓度场、CO浓度场、温度场和“三带”分布变化规律；针对高温异常区域，根据数值模拟结果选取注氮位置，采用地面与井下一起注氮的方式降低火灾危险性。研究结果表明：CO可作为预测煤自燃的指标气体，CO2和CH4不能作为指标气体，C2H6，C2H4，C2H2，H2可作为辅助指标气体；采取注氮措施后，氧化升温带的宽度大大减小，CO体积分数明显降低，最高点温度迅速下降，惰化效果显著；高温异常区域CO体积分数及温度有逐渐下降的趋势，验证了注氮位置的合理性和注氮措施的有效性。