暴露在空气中的煤，由于氧化放热导致温度逐渐升高，至70～80℃以后温度升高速度骤然加快，当达到煤的着火点(300～350℃)时，引起燃烧，这种现象称为煤层自燃。
地下煤层的自燃有两个原因，一个是内因，即煤自身引起的。因为煤的主要成分是炭，和空气接触时氧化，氧化时散发热量，若此时空气流通，热量就会很快散失。一旦空气不流通，热量聚集到一定程度，煤层就会自燃。另一个引发煤层自燃的原因可能是由于矿井下电线短路引起的，电火花点燃瓦斯，然后使整个煤层自燃。不过，煤层自燃最关键的问题是空气流通。如，地下废矿区，那里的空气不流通，以前剩下的煤逐渐氧化，产生的热量无法散发，最后只能导致煤炭自燃。
1.潜伏时期。煤自燃的潜伏时期即煤的低温氧化过程，潜伏时期即准备阶段的长短取决于煤的变质程度和外部条件，如褐煤几乎没有准备时期，而烟煤则需要一个相当长的准备时期。
2.自热期。经过潜伏期，煤的氧化速度增加，不稳定的氧化物先后分解成水、二氧化碳和一氧化碳。氧化产生的热量使煤的温度上升，当温度超过临界温度T=60～80℃时，煤的温度急剧增加，氧化加剧，煤开始出现矸馏，生成碳氢化合物、氢气、一氧化碳、二氧化碳等火灾气体，煤呈赤热状态，当到达着火温度以上时便燃着。这一阶段就是煤的自热阶段，又称煤的自热期。
3.燃烧期。这一时期是煤从低温氧化发展成自燃的最后的一个阶段。主要特征是：空气中氧含量显著减少，二氧化碳的数量倍增，同时由于燃烧不完全和二氧化碳的分解，而产生较多的一氧化碳，巷道中出现浓烈的火灾气味和烟雾，有时还出现明火，火源温度达到1000℃左右。
煤层自燃发火期是按照以下规定进行统计确定的。
(1)采煤工作面煤层自然发火期，以工作面开切眼之日起至发生自然发火时为止的时间统计，一般以月为单位。
(2)掘进工作面煤层自然发火期，以巷道揭露煤层之日起至发生自然发火时为止的时间统计，一般以月为单位。
(3)采空区自然发火期，以开采工作面火源位置接触空气之日起至发生自然发火时为止的时间统计，一般以月为单位。
(4)矿井中每一煤层的所有回采工作面和巷道，都应进行自然发火期统计，确定煤层的最短发火期。
煤层自然发火期的确定方法
煤层自然发火期是按照以下方法通过统计资料确定的：
(1)统计比较法。矿井在生产建设期间，通过对煤层的自然发火情况进行认真的记录、统计，然后逐一进行比较，选取其中一个发火时间最短者作为该煤层、矿井的自然发火期。此法适用于生产矿井。
地火形成后，地表和周围土地大范围内因温度极高而生物无法生存，产生很大的生物灭绝。同时，地火也消耗地下水，对地下结构产生很大的影响。从上世纪80年代开始，中国地下煤火的灭火工作就被提上日程，1992年，我国颁布了世界第一部《煤田火灾灭火规范(试行)》。
熄灭地火最直接的方法是用水灭火和在地火发生初期挖除火源。水和黄泥混合的泥浆是很好的灭火材料，泥浆可以堵塞通风管路，水传递黄泥到达一定的位置，水分干了，就地堵塞，窒息火灾。新疆治理地火主要采取的就是注水、注浆、挖除火源和沙土覆盖等方法，先后扑灭了哈密大南湖、艾维沟、铁厂沟、奇台北山、阜康白杨河等火区的地火。
1.矿井下必须有完善的防灭火供水管路系统，运输机巷、各片口轨道石门，采煤工作面及其运回巷都要有完善的防灭火供水管路，并贯穿整条巷道，确保每一地点都能随时有水达到。
2.防灭火水源主要利用地面消防水池，可以直接通过消防管路向井下静压供水。
3.井下防灭火管路系统每隔100m设一个三通及阀门，在皮带机巷道、掘进巷道、采掘工作面进、回风巷中每隔50m设置一个三通及阀门，设置的三通及阀门必须完好，所属单位必须经常检查其完好情况，发现有损坏、失灵、被盗的，必须及时进行更换。
4.防灭火管路系统的主、干管由机电队进行维护，各采煤工作面进、回风巷的消防管路由各施工单位进行维护，防灭火管路必须保障畅通，不得有漏水现象，保证井下防灭火管路系统随时处在完好状态。