破碎的煤炭及采空區(qū)中的遺煤接觸空氣后，氧化生熱，當(dāng)熱量積聚、煤溫升高超過(guò)臨界溫度時(shí)，最終導(dǎo)致著火，此種現(xiàn)象稱(chēng)為煤的自燃。煤的這種性質(zhì)稱(chēng)為煤的自燃傾向性，由此引起的火災(zāi)即是自然發(fā)火。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，將煤的自燃傾向性分為容易自燃、自燃和不易自燃3種。
(一)煤炭自燃的條件
煤的自燃過(guò)程是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的現(xiàn)象，它必須具備一定的條件才能發(fā)生。研究表明，煤炭自燃必須具備以下4個(gè)條件：
(1)具有自燃傾向性的煤炭呈破碎堆積狀態(tài)（即在常溫下有較高的氧化活性)。
(2)有連續(xù)的通風(fēng)供氧條件，能維持煤炭氧化過(guò)程的發(fā)展。
(3)積聚氧化生成熱量，使煤的溫度升高。
(4)上述3個(gè)條件同時(shí)具備，且大于煤的自然發(fā)火期。
(二)煤炭自燃的過(guò)程
煤炭自燃大體上可以劃分為3個(gè)主要階段：準(zhǔn)備期、自熱期、燃燒期。
(1)準(zhǔn)備期。又稱(chēng)潛伏期，是指有自燃傾向性的煤炭與空氣接觸后，吸附空氣中的氧而形成不穩(wěn)定的氧化物，初始看不出其溫度上升和周?chē)h(huán)境溫度上升的現(xiàn)象。此過(guò)程的氧化比較平緩，
煤的質(zhì)量略有增加，著火溫度降低，化學(xué)活性增強(qiáng)。
(2)自熱期。在準(zhǔn)備期之后，煤氧化的速度加快，不穩(wěn)定的氧化物開(kāi)始分解成水、二氧化碳和一氧化碳。這時(shí)若產(chǎn)生的熱量未散發(fā)或傳導(dǎo)出去，則積聚起來(lái)的熱量便會(huì)使煤體逐漸升溫，此階段通常稱(chēng)為煤的自熱期。
(3)燃燒期。當(dāng)煤溫達(dá)到著火溫度（無(wú)煙煤大于400℃、煙煤320~380℃、褐煤小于300℃)后就燃燒起來(lái)。煤進(jìn)入燃燒期就出現(xiàn)了一般的著火現(xiàn)象。
(三)煤炭自燃的征兆
人們憑自身經(jīng)驗(yàn)觀察煤炭自燃初期征兆如下：
(1)煤炭氧化自燃初期生成水分，往往使巷道濕度增加，出現(xiàn)霧氣和水珠。
(2)煤炭在從自熱到自燃過(guò)程中，氧化產(chǎn)物內(nèi)有多種碳?xì)浠衔?，并產(chǎn)生煤油味、汽油味、松節(jié)油或煤焦油味。
(3)煤炭氧化過(guò)程中要放出熱量，因此該處的煤壁和空氣的溫度較正常時(shí)高。
(4)煤炭氧化自燃過(guò)程要放出有害氣體一氧化碳，因此人們會(huì)感覺(jué)頭痛、悶熱、精神不振、不舒服、有疲勞感等。
(四)煤炭自燃火災(zāi)的預(yù)防
1.合理的開(kāi)拓、開(kāi)采及通風(fēng)系統(tǒng)
在進(jìn)行開(kāi)拓、開(kāi)采系統(tǒng)設(shè)計(jì)及選擇采煤方法時(shí)，應(yīng)遵循以下原則：
(1)開(kāi)采自然發(fā)火嚴(yán)重的厚煤層或近距離煤層群時(shí)，可以將運(yùn)輸大巷、回風(fēng)大巷、采區(qū)上下山、集中運(yùn)輸平巷和集中回風(fēng)平巷等服務(wù)時(shí)間較長(zhǎng)的巷道布置在煤層底板的巖石中。
(2)厚煤層分層開(kāi)采的區(qū)段巷道應(yīng)垂直布置，避免造成因上下分層巷道內(nèi)錯(cuò)或外錯(cuò)布置時(shí)形成的階梯煤柱內(nèi)側(cè)儲(chǔ)熱氧化形成易燃隅角帶，同時(shí)可大大減少甚至不留煤柱。上下區(qū)段巷道采用分掘的方法。盡量采用長(zhǎng)壁式采煤方法，推行綜合機(jī)械化采煤，采用全部陷落法管理頂板。推廣無(wú)煤柱開(kāi)采。
(3)礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主要通風(fēng)機(jī)與風(fēng)網(wǎng)匹配，通風(fēng)設(shè)施布置合理，通風(fēng)壓力分布適宜。
(4)礦井以中央分列式或兩翼對(duì)角式通風(fēng)方式為宜，采區(qū)應(yīng)采用分區(qū)通風(fēng)。
(5)主要通風(fēng)機(jī)運(yùn)行的工況點(diǎn)位于高效區(qū)內(nèi)，風(fēng)門(mén)、風(fēng)墻及調(diào)節(jié)風(fēng)窗（門(mén)）在風(fēng)路中應(yīng)安設(shè)在使其前方壓力升高而后方壓力降低的地方。
2.防止漏風(fēng)
防火對(duì)通風(fēng)的要求是風(fēng)流穩(wěn)定、漏風(fēng)量少和通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中有關(guān)區(qū)段易于隔絕。完全杜絕漏風(fēng)固然可以消除自燃，但實(shí)際上很難做到。通常只能根據(jù)礦井的實(shí)際情況，盡量減少漏風(fēng)。通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生漏風(fēng)的條件是，有漏風(fēng)通道存在，且在此通道的兩端存在風(fēng)壓差，風(fēng)壓差可由相鄰巷道的通風(fēng)阻力求出。有自然發(fā)火危險(xiǎn)的采煤工作面回采結(jié)束后，必須在45d內(nèi)進(jìn)行永久性封閉。
3.煤炭自燃的預(yù)測(cè)預(yù)警
設(shè)置一氧化碳傳感器用于自然發(fā)火預(yù)測(cè)；自然發(fā)火可根據(jù)每天一氧化碳平均值的增量來(lái)預(yù)測(cè)，若增量為正，則具有自然發(fā)火的可能。
4.預(yù)防性灌漿
預(yù)防性灌漿是將水、漿材按適當(dāng)?shù)谋壤旌?，制成一定濃度的漿液，借助輸漿管路送往可能發(fā)生自燃的地區(qū)，以防止自燃火災(zāi)的發(fā)生。
5.阻化劑防火
阻化劑是一些吸水性很強(qiáng)的無(wú)機(jī)鹽類(lèi)，這些鹽類(lèi)附著在煤炭顆粒的表面時(shí)，能吸收空氣中水分，在煤的表面形成含水液膜，從而阻止煤、氧接觸，起到隔絕氧氣、阻止氧化的作用。
6.膠體材料防火
(1)凝膠防火技術(shù)。通過(guò)壓注系統(tǒng)將基料（水玻璃）和促凝劑(銨鹽)按一定比例與水混合，注入煤體中凝結(jié)固化，起到堵漏和防火的作用。
(2)膠體泥漿（或粉煤灰膠體）防滅火技術(shù)。利用基料、促凝劑的膠凝作用，以黃土（或粉煤灰）作增強(qiáng)劑，增加膠體強(qiáng)度，提高耐溫性和延長(zhǎng)有效期。
7.惰性氣體防滅火
惰性氣體防滅火就是將不助燃也不能燃燒的惰性氣體注入已封閉的或有自燃危險(xiǎn)的區(qū)域，降低其氧氣的濃度，從而使火區(qū)因氧含量不足而逐漸熄滅。
8.均壓防滅火技術(shù)
均壓是通過(guò)降低漏風(fēng)通道兩端的風(fēng)壓差，削減漏風(fēng)動(dòng)力源來(lái)達(dá)到減少漏風(fēng)的目的，主要用于煤層自燃火災(zāi)預(yù)防、封閉火區(qū)等。
常用的均壓技術(shù)措施有調(diào)壓氣室輔以連通管、風(fēng)門(mén)輔以主調(diào)壓風(fēng)機(jī)、改變風(fēng)流流動(dòng)路線等3種。其中改變風(fēng)流流動(dòng)路線均壓法應(yīng)用較多。
