破碎的煤炭及采空區中的遺煤接觸空氣后，氧化生熱，當熱量積聚、煤溫升高超過臨界溫度時，最終導致著火，此種現象稱為煤的自燃。煤的這種性質稱為煤的自燃傾向性，由此引起的火災即是自然發火。根據《煤礦安全規程》規定，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
煤的自燃過程是一個相當復雜的現象，它必須具備一定的條件才能發生。研究表明，煤炭自燃必須具備以下4個條件：
(1)具有自燃傾向性的煤炭呈破碎堆積狀態（即在常溫下有較高的氧化活性)。
(2)有連續的通風供氧條件，能維持煤炭氧化過程的發展。
(3)積聚氧化生成熱量，使煤的溫度升高。
(4)上述3個條件同時具備，且大于煤的自然發火期。
(二)煤炭自燃的過程
煤炭自燃大體上可以劃分為3個主要階段：準備期、自熱期、燃燒期。
(1)準備期。又稱潛伏期，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定的氧化物，初始看不出其溫度上升和周圍環境溫度上升的現象。此過程的氧化比較平緩，
煤的質量略有增加，著火溫度降低，化學活性增強。
(2)自熱期。在準備期之后，煤氧化的速度加快，不穩定的氧化物開始分解成水、二氧化碳和一氧化碳。這時若產生的熱量未散發或傳導出去，則積聚起來的熱量便會使煤體逐漸升溫，此階段通常稱為煤的自熱期。
(3)燃燒期。當煤溫達到著火溫度（無煙煤大于400℃、煙煤320~380℃、褐煤小于300℃)后就燃燒起來。煤進入燃燒期就出現了一般的著火現象。
(三)煤炭自燃的征兆
人們憑自身經驗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，出現霧氣和水珠。
(2)煤炭在從自熱到自燃過程中，氧化產物內有多種碳氫化合物，并產生煤油味、汽油味、松節油或煤焦油味。
(3)煤炭氧化過程中要放出熱量，因此該處的煤壁和空氣的溫度較正常時高。
(4)煤炭氧化自燃過程要放出有害氣體一氧化碳，因此人們會感覺頭痛、悶熱、精神不振、不舒服、有疲勞感等。
(四)煤炭自燃火災的預防
1.合理的開拓、開采及通風系統
在進行開拓、開采系統設計及選擇采煤方法時，應遵循以下原則：
(1)開采自然發火嚴重的厚煤層或近距離煤層群時，可以將運輸大巷、回風大巷、采區上下山、集中運輸平巷和集中回風平巷等服務時間較長的巷道布置在煤層底板的巖石中。
(2)厚煤層分層開采的區段巷道應垂直布置，避免造成因上下分層巷道內錯或外錯布置時形成的階梯煤柱內側儲熱氧化形成易燃隅角帶，同時可大大減少甚至不留煤柱。上下區段巷道采用分掘的方法。盡量采用長壁式采煤方法，推行綜合機械化采煤，采用全部陷落法管理頂板。推廣無煤柱開采。
(3)礦井通風網絡結構簡單，主要通風機與風網匹配，通風設施布置合理，通風壓力分布適宜。
(4)礦井以中央分列式或兩翼對角式通風方式為宜，采區應采用分區通風。
(5)主要通風機運行的工況點位于高效區內，風門、風墻及調節風窗（門）在風路中應安設在使其前方壓力升高而后方壓力降低的地方。
2.防止漏風
防火對通風的要求是風流穩定、漏風量少和通風網絡中有關區段易于隔絕。完全杜絕漏風固然可以消除自燃，但實際上很難做到。通常只能根據礦井的實際情況，盡量減少漏風。通風網絡中產生漏風的條件是，有漏風通道存在，且在此通道的兩端存在風壓差，風壓差可由相鄰巷道的通風阻力求出。有自然發火危險的采煤工作面回采結束后，必須在45d內進行永久性封閉。
3.煤炭自燃的預測預警
設置一氧化碳傳感器用于自然發火預測；自然發火可根據每天一氧化碳平均值的增量來預測，若增量為正，則具有自然發火的可能。
4.預防性灌漿
預防性灌漿是將水、漿材按適當的比例混合，制成一定濃度的漿液，借助輸漿管路送往可能發生自燃的地區，以防止自燃火災的發生。
5.阻化劑防火
阻化劑是一些吸水性很強的無機鹽類，這些鹽類附著在煤炭顆粒的表面時，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。通過壓注系統將基料（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。利用基料、促凝劑的膠凝作用，以黃土（或粉煤灰）作增強劑，增加膠體強度，提高耐溫性和延長有效期。
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的區域，降低其氧氣的濃度，從而使火區因氧含量不足而逐漸熄滅。
8.均壓防滅火技術
均壓是通過降低漏風通道兩端的風壓差，削減漏風動力源來達到減少漏風的目的，主要用于煤層自燃火災預防、封閉火區等。
常用的均壓技術措施有調壓氣室輔以連通管、風門輔以主調壓風機、改變風流流動路線等3種。其中改變風流流動路線均壓法應用較多。
