煤在常温下会吸收空气中的氧气，发生低温氧化，释放微量的热量和初级氧化产物;在导热不良的情况下，热量聚积，温度上升，会促进低温氧化作用的进程;当温度超过煤的燃点时，即会最终导致自燃发火。
煤炭自燃可分为以下三发展个阶段：
(1)低温氧化阶段或叫潜伏期
煤在低温情况下能吸收热量，生成不稳定的化合物，放出少量的热，并使煤的重量增加，其增加的重量相当于所吸氧的重量，这是一个十分隐蔽的过程。这时煤的化学性质变得活泼，着火温度降低，但很难发现其外部征兆，故称潜伏期。
(2)自热阶段又叫自热期
经过潜伏期，煤的氧化程度加快，发热量急剧增加。如果热量来不及散失，就会使煤的自热加快。煤的温度每升高10℃，氧化速度就增加2～3倍。这个阶段的特征是空气中的氧含量减少，一氧化碳、二氧化碳含量增加，煤中水分被蒸发，空气的温度升高并发出雾气，支架及巷道出现水珠。
(3)燃烧阶段又叫做燃烧期
如果煤的自燃程度继续上升，达到临界温度(一般为70～80℃)以上，氧化速度急剧加快，煤的温度迅速升高，当温度达到300～500℃时，就会发生燃烧现象。此时，会生成氢和其他碳氢化合物，同时CO大量增加，产生特殊的火灾气味(如煤油味)等，会出现烟雾或明火。
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