针对厚煤层分层开采过程中上分层采空区内的煤自燃危险区域难以判定的问题,提出以数值模拟为主、现场监测为辅的方法判定煤自燃危险区域.使用COMSOL Multiphysics求解上分层采空区煤自燃数学模型,依据氧化三带的划分标准划分煤自燃危险区域;再通过监测现场气体数据,验证模拟结果的准确性;最后以某煤矿3304(1)面采空区煤自燃防治为例,利用数值模拟及现场试验准确判定出煤自燃危险区,并采取防治措施及时根除煤自燃隐患.研究结果表明该方法可以为同类型煤自燃防治提供参考.