下载文档原格式
煤炭自燃解析煤炭自燃是我国乃至世界煤矿及储煤场的主要自然灾害之一，煤矿或储煤场一旦发生煤炭自燃，后果将不堪设想，损失往往也是难以估量的。
下面我们先看几个煤炭自燃的案例，让大家对煤炭自燃有一个直观的了解。
一、案例简介1.连云港黄陵块煤自燃1987年6月底至7月下旬，连云港港务局进港仅3个月的黄陵块煤连续3次发生自燃。
由于控制了企业用水，民用水供应紧缺，致使无法注水灭火。
7月25日，堆存量达3.1万吨黄陵块煤的64#、74#垛位上火头达一米多高，价值约150多万美元的外贸煤面临着化为灰烬的危险，价值上千万元输煤系统受到了严重的威胁。
为了灭火，公司召开了紧急联席会议，确定筑坝蓄水，拦截排洪沟水流，报告市政府请求特殊安排供水，用推土机推避火道，防止火势蔓延，请求消防队派车拉水协助灭火等措施。
可是，在熊熊燃烧的火焰前，救火措施显得软弱无力，大量的可燃气体在垛顶燃烧，浇水推铲也无济于事，最后被迫将内销煤装船一万余吨，腾出空场，转垛翻垛才扑灭了这起大火。
这次大火前后历时29天，虽保住了3万多砘煤炭和港口机械设备，但由于部分黄陵块煤出口转内销，国家少换外汇达60万美元，港口也承担了较大的入力、物力、财力损失。
2.内蒙古锡林郭勒盟百万吨“煤山”自燃变“火焰山”2009年3月17日16时53分，内蒙古锡盟消防指挥中心接到报警：称锡林浩特市火车站西侧储煤站起火，情况紧急，请求消防官兵速来救援。
锡盟消防指挥中心迅速指派锡林浩特市消防二中队迅速出动2辆水罐车，10名消防官兵赶往火灾现场。
17时02分，当消防官兵到达火场后，发现该站为露天式储煤站，整个“煤山”已变成了“火焰山”了，此时正处于猛烈燃烧阶段，火光耀眼，消防车辆无法靠近，4级的西北风伴随着烟雾弥漫吹向东侧的火车站。
消防中队指挥员询问在场知情人得知，上午10时左右，该“煤山”下角处自燃起来，也没当回事，没想到下午随着西北风变成名副其实的“火焰山”了。
经了解，该院内堆积“煤山”总面积约10万平方米、储存有上百万吨煤炭，而煤堆与煤堆之间相连，离“煤山”不远处的东侧是火车站，北侧是中石化锡林郭勒盟油库，如火势得不到及时控制，将会造成火烧连营，吞噬整个“煤山”，殃及火车站和油库，后果不堪设想。
煤自燃影响因素煤质本身对煤自燃敏感性有显著的影响(1)煤的品级。
煤的品级表明白煤的变质程度，常用挥发分含量和含煤量表示。
品级低的纯煤自燃热敏感性高，而且，随着煤的品能上升其自燃敏感性下降。
因而，干燥褐煤最易自热而无烟煤几乎不自燃。
但含有大最水分的褐煤较纯褐煤不易自燃。
(2)煤的水分含量。
煤中水分的含量对煤的自燃性有很大影响。
水分含量达饱和的煤，特殊是在水分含量高的褐煤和次烟煤被开采和干燥前，煤体不再吸附水分，因而不能放出润湿热。
煤氧化放出的热量通常使内在水分温度上升。
另一方面，自热时的化学反应需要有少量的水分参与。
低口级煤水分含量远远大于化学反应的需要量。
因而，对低品级煤来说，水分实际上是煤自热的阻化剂。
(3)矿物质。
煤中的矿物成分也叫灰分。
它可与氧反应放热增加煤温，而且使煤分解以增加煤与空气接触的表面积，如黄铁矿，它可以汲取氧化反应放出的部分热量降低煤的氧化反应进程;煤的高灰分使单位质量的氧化热降低。
开采和贮运的环境因素环境因素对煤自热的影响为：可使煤的水分含量发生变化;转变煤氧接触条件：使生产成的热量集中。
可分为：(1)地质因素。
断层和裂隙有利于空气和水分与煤接触。
因而散热没有明显增加，却增加了煤发生氧化的机会和水的吸附。
也就是说断层和裂隙增加了煤自燃的危急性。
埋藏深的煤层地面漏风较少。
采空区遗煤(特殊对于厚煤层)因不能完全回采而增中了煤的自燃危急性。
(2)开采因素。
开采因素对煤自燃的影响主要有2个方面，即通风和煤破裂，没有通风或通风充分的地方，煤自燃的可能性较低。
而通风不充分地方煤自燃的可能性较大。
裂隙漏风是不充分漏分，它制造了煤进一步氧化的条件，而散热条件并未被改善。
所以，任何漏风对煤炭自燃来说都是很危急的。
(3)贮运因素。
在贮存和运输过程中，影响煤自燃的因素要为通风不充分和干燥的低品级煤因雨淋和喷洒水产生润湿热。
影响煤炭自然发火的因素有哪些？如何预防煤炭自燃？煤及其采矿废弃物煤矸石被氧化会产生大量热量，一旦热量聚集使温度升高到煤的燃烧点时，便引起煤的自燃。
煤炭自燃不仅破坏了资源，而且污染了生态环境，其燃烧产生的大量CO、CO2、H2S、SO2、NO、NO2等有害气体以及硫磺、芒硝和煤焦油等化学物质会扩散到空气、土壤和地下水中，对人体健康和生态环境带来极大危害。
影响煤炭自然发火的因素有以下几点：1、煤的炭化程度（变质程度）一般情况下，煤的炭化程度（变质程度）越高，其自燃倾向性越小。
2、煤的岩石学成分煤的岩石学成分有丝煤、暗煤、亮煤和镜煤。
其氧化能力为镜煤>亮煤>暗煤>丝煤的顺序递减。
但丝煤在常温下吸氧能力特别强，可以起到引火物的作用，所以含丝煤越多，自燃倾向越大。
相反，而含暗煤越多的煤，一般是不易自燃的。
3、煤的水分煤中水分少时，有利于煤的自燃，水分足够大时，则会抑制煤的自燃。
4、煤的含硫量据某些矿区统计，含硫3%以上的煤层均为自燃发火煤层。
5、煤炭的孔隙率和脆性煤炭孔隙率越大，越易于自燃。
变质程度相同的煤，脆性越大，越易自燃。
6、煤层厚度和倾角煤层厚度或倾角越大，自燃危险性越大（因开采厚煤层或急倾斜煤层时，煤炭回收率低，采区煤柱易遭破坏，采空区不易封闭严密和漏风较大所致。
）7、煤层埋藏深度一方面煤层埋藏深度增加（地压和煤体的原始温度增加），煤的自燃危险性增加。
另一方面，开采深度较浅，容易形成与地表沟通的裂隙，造成采空区内有较大的漏风，也容易在采空区中形成浮煤自燃。
8、地质构造煤层中有地质构造破坏的地方（比如褶曲，断层，破碎带和岩浆侵入区等），煤炭易自燃（因该区煤质松软，有大量裂隙，与氧接触的面积增大）。
9、围岩性质顶板岩层坚硬且裂隙发达，冒落后块度较大，因而采空区漏风大，供氧条件好。
若底板也较坚硬，护巷煤柱所受地压大，易破碎，则有利于自燃。
10、煤的瓦斯含量煤孔隙内存在的瓦斯，能够占据煤的孔隙空间和内表面，降低了煤的吸氧量，煤的自燃难易发生。
煤场煤堆自燃原因及治理措施煤在无需外火源加热，而受其自身氧化作用所产生的积蓄热引起的着火就称为煤的自燃。
煤是在常温下会发生缓慢氧化的物料，它受空气中氧的作用而被氧化产生的热量聚集在煤堆内部，而温度的升高又会加速煤的氧化，当温度升高到60℃后，煤堆温度会加速上升，若不及时采取措施，就会发生煤堆自燃。
影响煤堆自燃的因素很多，主要包括煤的性质、组堆工艺过程、气候条件等。
（1）煤的性质煤的变质程度对煤的氧化和自燃具有决定意义。
一般变质程度低的煤，其氧化自燃倾向大。
在电煤日常煤质检测项目中，一般含硫量和挥发分高的煤比较容易自燃。
煤中水分对其氧化速度也有相当大的影响，煤堆中水分蒸发生成大量汽化热，热量在煤堆较高部位出现聚积，这样就更加剧了煤的氧化和自燃。
（2）组堆的工艺过程在组堆时，煤块与煤末有偏析现象，在煤堆底部内形成大量空洞，空气可自由透入。
当煤开始氧化放热时，这些空洞给热量聚积创造了有利条件，从而也促进了煤堆温度的迅速提高，因此自燃也大多发生在这个部位。
（3）气候条件大气温度、大气压力波动、风力风向、雨雪量等因素，都会影响自燃的发生。
秋冬过渡时期是煤堆自燃高发时期，尤其是气温骤降（特别是下降10℃及以上），由于气压和风力的作用，使煤堆内外空气对流加速，容易发生自燃。
煤场的自燃重在预防，一旦发生自燃，根据不同阶段和不同程度，处理方式有所不同。
（1）当发热冒烟、自燃发生在煤堆浅层，或煤堆不大，那么可以用推土机或铲车将发热自燃的煤与主煤堆分离或推散开来，充分浇水降温、灭火。
（2）当发热冒烟、自燃发生在大煤堆深处，又无法倒堆，那么首选用推土机反复压实，窒息灭火。
而此时，浇水是不可取的，由于很难对自燃点及附近区域进行全面有效地降温，加湿煤堆反而会加速和扩大自燃。
当然，推土机无法操作的地方，或有明火产生时还是需要先浇水灭火。
（3）清场是处理自燃最有效最彻底的方法。
根据不同的煤质和季节，合理安排各块煤场清场。
取清场煤时，一旦打开发热煤堆，由于大量空气进入，很有可能会冒烟甚至发生明火，在上煤仓前必须首先灭火。
煤炭堆积过高自燃原理煤炭是一种常用的燃料，可以用于发电、供暖和煤制品生产等多种用途。
然而，在煤炭堆积过高时，可能发生自燃现象，导致火灾和煤气中毒等严重后果。
煤炭自燃是指煤炭在自然条件下，由于内部自身的热反应而发生火灾。
其原理主要包括以下几个方面：1.热风对流和辐射传热：当煤炭堆积过高时，煤堆内部会形成通风道，使得空气和煤堆内的热量进行传递。
这种热风对流和辐射传热的作用，会使得煤堆的温度逐渐升高。
2.内部氧化反应：煤炭中含有一定的氧化物和可燃物质，当煤堆内部温度升高到一定程度时，会引发煤的内部氧化反应。
这些可燃物质与氧化物相互作用，产生放热和放烟的反应。
3.煤的热解过程：煤炭中的有机质在高温下会发生热解反应，产生大量的热量和可燃气体。
这些热解反应产物中的可燃物质可继续参与反应，放热并释放出更多的可燃气体。
4.有机质燃烧反应：煤炭中的有机质遇热会燃烧，产生大量的热量和可燃气体。
这些可燃气体包括一氧化碳、二氧化碳等，它们可以继续参与氧化反应，增加反应产物的数量。
在具体的煤炭自燃过程中，温度是决定性因素之一、当煤堆内温度逐渐升高时，会达到自燃点温度，使得煤堆自身燃烧。
自燃点温度受煤炭性质等因素的影响，一般在50-100摄氏度之间。
除了温度，其他一些因素也会影响煤炭的自燃。
例如，水分含量、粒度、氧气浓度和煤堆的密度等都会对自燃过程产生影响。
较高的水分含量会减缓自燃过程，而过低的水分含量则会加快自燃速度。
较大的粒度会减少煤炭的堆积密度，减少自燃风险。
为避免煤炭自燃的风险，应采取一系列的预防措施。
首先，应保持煤堆的适当湿度，以减缓自燃过程。
其次，应保持煤堆的通风良好，以避免热风对流和辐射传热。
另外，应定期对煤炭堆进行检查和清理，及时发现和处理潜在的自燃风险。
总之，煤炭堆积过高后可能发生自燃现象，其原理主要包括热风对流和辐射传热、内部氧化反应、煤的热解过程和有机质燃烧反应等。
自燃过程受温度、水分含量、粒度、氧气浓度和堆积密度等因素的影响。
煤堆自燃原因及预防措施3篇煤堆自燃原因及预防措施篇一煤大体上由有机物和无机物组成，主要可燃元素是碳(约占65%～95%),其次是氢(约占1%～2%),并含少量氧(约占3%～5%,有时高达25%)、硫(约占10%),上述元素一起构成可燃化合物，称为煤的可燃质。
除此之外，煤中还含有一些不可燃的矿物质灰分(5%～15%,也有高达50%)和水分(一般在2%～20%之间变化),这些物质称为煤的惰性质。
煤被空气中的氧气氧化是煤自燃的根本原因。
煤中的碳、氢等元素在常温下就会发生反应，生成可燃物co、ch4及其他烷烃物质。
煤的氧化又是放热反应，如果热量不能及时散发掉，将使煤的堆积温度升高，反过来又加速煤的氧化，放出更多的可燃质和热量。
当热量聚集，温度上升到一定值时，即会引起可燃物质燃烧而自燃。
煤堆发生自燃要同时具备以下4个条件：(1)具有自燃倾向性。
煤的自燃倾向性是煤的一种自然属性，反映了煤的变质程度，水分、灰分、含硫量、粒度、孔隙度、导热性，是煤自燃的基本条件。
煤在常温下的氧化能力主要取决于挥发分的含量，挥发分含量越高，自燃倾向性越强，而且自燃时间也会相应缩短。
根据煤的氧化程度与着火点之间的关系，利用原煤样的着火点和氧化煤样的着火点的差值Δt 来推测煤的自燃倾向。
一般，原煤样着火点低，而且Δt大的煤容易自燃；Δt40℃的煤为易自燃煤；Δt20℃的煤(褐煤和长焰煤除外)是不易自燃煤。
从表1可看出，从褐煤到无烟煤，其着火点越来越高，自燃倾向性越来越弱。
(2)供氧条件。
煤堆暴露于空气中，表面与空气充分接触，而且空气通过煤块之间的间隙渗透到煤堆内部，给煤堆内部氧化创造了条件。
煤的块度越大，煤块之间的间隙越大，其供氧条件越好。
(3)氧化时间。
煤从氧化发展到自燃有一个过程，氧化时间达到自燃发火期才能自燃。
如长焰煤的自然发火期为1～3个月，气煤为4～6个月。
(4)储热条件。
煤在氧化的过程中放出热量，只有当放出的热量大于散发掉的热量时，才能使热量聚集，温度上升，达到煤的着火点就会自燃。
影响煤炭自燃的内因1.各种煤都有发生自燃的可能，在褐煤矿井，煤化程度低的一些煤层自燃发火次数要多一点。
烟煤矿井以开采煤化程度最低的长焰煤和气煤的自燃危险性较大，贫煤则较少。
在煤化程度较高的无烟煤矿井自燃发火较少见。
因此煤化程度较高的煤，自燃倾向性小。
2.煤中的水分是影响其氧化进程的重要因素，在煤的自热阶段，由于水分的生成与蒸发必然要消耗大量的热，因此水分大的煤炭难以自燃。
但是，煤中的水分又能充填于煤体微小的孔隙中，把氮气、二氧化碳、甲烷等气体排除，当干燥以后对煤的吸附起活化作用。
水分的催化作用随煤温的增高而增大，因此地面煤堆在雨雪之后容易发生自燃，井下灌浆灭火，疏干之后自燃现象更为严重。
3.煤的岩石化学成分有丝煤、暗煤、亮煤和镜煤。
它们有不同的氧化性，其中丝煤含量越多，自燃倾向性就越强;相反，暗煤含量越多，越不易自燃。
4.同牌号的煤中，含硫矿物越多，越易自燃。
5.煤炭孔隙率越大，越易自燃。
因为孔隙率越大，氧气越易渗入煤体内部。
变质程度相同的煤，脆性越大，越易自燃。
因为煤的脆性大小与该种煤炭是否易于破碎和形成煤粉有关。
完整的煤体一般不会发生自燃，一旦呈破碎状态则使煤的吸氧表面积增大，着火点明显降低，使其自燃性显著提高。
6.煤层瓦斯含量瓦斯通常是以游离状态和吸附状态存在于煤体中，处于原始状态的瓦斯或以压力状态存在的瓦斯对侵入煤体中的空气具有抑制作用，是防止煤自燃的有利因素。
影响煤炭自燃的外因煤炭自燃的外在条件决定于煤炭接触到的空气量和外界的热交换作用，这两个因素与煤层的埋藏条件和其开采方法有着错综复杂的联系，其中外在因素有：1、地质因素：①倾角。
煤层倾角越大，自燃危险性就越大。
因为开采急倾斜煤层时，煤炭回收率低、采区煤柱易被破坏、采空区不易封锁。
②煤层厚度。
煤是不良导体，煤层越厚，越易积聚热量，所以，厚煤层易发火。
③地质构造。
在有地质构造的地区，自燃危险性加剧。
地质构造复杂的地区，包括断层，褶皱发育地带，岩浆入侵地带，自燃发火频繁。
煤堆自燃原因及预防措施•煤堆自燃现象概述•煤堆自燃原因分析•煤堆自燃预防措施探讨•国内外先进经验借鉴与案例分析•未来发展趋势预测与挑战应对煤堆自燃现象概述01自燃定义与特点自燃定义煤堆自燃是指煤炭在没有外部火源的情况下，由于内部物理化学反应导致温度逐渐升高，最终达到煤的着火点而发生的燃烧现象。
自燃特点煤堆自燃往往发生在煤堆内部，初期不易察觉，一旦自燃发展起来，火源位置难以确定，灭火难度大。
煤堆自燃会造成大量煤炭资源的浪费，给企业带来巨大经济损失。
经济损失环境污染安全隐患自燃过程中产生的有毒有害气体和烟尘会对周围环境造成污染，影响居民生活。
自燃可能引发煤堆爆炸、坍塌等事故，威胁人员和设备安全。
030201煤堆自燃危害程度国内外煤堆自燃现状国内现状我国煤炭资源丰富，但煤堆自燃现象也较为普遍，尤其在露天煤矿和煤炭储运场所。
近年来，随着煤炭行业的快速发展，煤堆自燃问题日益突出。
国外现状世界上许多国家和地区都面临着煤堆自燃的问题。
一些发达国家通过采用先进的监测技术和管理措施，有效地降低了煤堆自燃的发生率。
然而，在一些发展中国家和地区，由于技术和管理水平相对落后，煤堆自燃现象仍然比较严重。
煤堆自燃原因分析02煤的化学成分煤中含有硫、磷等易燃元素，这些元素在适宜的条件下容易与空气中的氧气发生化学反应，产生热量并引发自燃。
煤的氧化反应煤与空气中的氧气接触后，会发生缓慢的氧化反应，释放热量。
当热量积累到一定程度时，煤堆温度逐渐升高，最终导致自燃。
煤的粒度细粒煤具有较大的比表面积，与空气接触更充分，氧化反应速度更快，因此更容易发生自燃。
高温环境会加速煤的氧化反应速度，增加自燃风险。
环境温度良好的通风条件为煤堆提供了充足的氧气供应，但同时也加速了煤的氧化反应过程，增加了自燃的可能性。
通风条件煤堆储存时间过长，热量积累越多，自燃风险越高。
储存时间煤堆附近的明火、电焊等作业产生的火花以及雷电等自然因素都可能引发煤堆自燃。
引起煤自燃的因素有哪些？煤与空气接触，会发生氧化反应，并放出热量。
煤发生氧化反应后，使煤堆的温度升高。
煤的温度升高后，又加速了煤的氧化反应速度。
这样，就使煤堆的温度越来越高。
当温度超过煤的自燃点时，就会自燃。
另外，当煤和水蒸汽接触时由于煤具有吸附能力，水蒸汽在它的表面上凝结成水，并放出大量的热量，使煤堆的温度升高。
当煤堆达到定温度后，再因氧化作用，温度也可能达到煤的自燃点。
（1）煤的水分含量。
煤中水分的含量对煤的自燃性有很大影响。
水分含量达到饱和的煤，特别是在水分含量高的褐煤和次烟煤，煤不再吸附水分，因而不能放出润湿热。
煤氧化放出的热量通常使内在水分温度升高。
另一方面，自热时的化学反应需要有少量的水分参加。
通常低品级煤水分含量远远大于化学反应的需要量。
因而，对低品级煤来说，水分实际上是煤自热的阻化剂。
资料表明煤的低含水量段与含水量较高段各有一个总吸氧量与放热量较大的峰值点，且两峰值基本致。
（2）矿物质。
煤中矿物质主要是粘土类、碳酸盐类、氧化物类、硫化物类和硫酸盐类。
其中对煤自燃影响较大的是硫化物类中的黄铁矿，由于黄铁矿与煤吸附相同的氧气量时，其温度的增值比煤大三倍，黄铁矿的存在将会对煤的自热、自燃起加速作用，从而成为影响煤自热、自燃的因素之一。
硫的含量越高，煤的自燃危险性越大。
（3）煤中含有的硫份。
硫在一定温度下化学性质发生变化，生成三氧化硫，三氧化硫吸收水分生成稀硫酸，其反应过程为放热过程，也提高了煤堆中的温度，会加速煤的自燃。
（4）存放环境的影响。
经验表明，夏季环境温度高提高了煤表面的温度容易自燃，还有雨季导致煤水分增大为煤自燃创造了条件。
（5）粒度。
煤的粒度是影响煤自热自燃的一个重要因素。
随着粒度减小，煤的比表面积增加，与氧的接触面积和耗氧速率增大，氧化放热性增强。
对于较小颗粒的煤来说，粒度在氧化过程中起到了关键作用。
通常粒度分布范围宽的煤样耗氧速度大，氧化自燃性强。
徐州吉安矿业科技有限公司研发的普瑞特JPZ系列阻燃剂作用于煤体时，会在其表面形成一层纳米级保护膜，阻断煤与氧气在微观层面的接触，惰化煤分子结构中不饱和官能团及煤的氧化活性，抬升煤在氧化各阶段的临界温度，从根本上降低煤被氧化的速度，进而达到防止煤炭自燃的目的。
煤炭自燃的原因是什么，自燃必须具备哪些条件？
目前比较普遍的看法是：煤炭能在常温下吸附空气中的氧而氧化，产生一定的热量。
若氧化生成的热量较少并能及时散失，则煤温不会
升高；若氧化生成的热量大于向周围散失的热量，煤温将升高。
随着
煤温的继续升高，氧化急剧加快，从而产生更多的热量，煤温也急剧
上升，当煤温达到着火点（300～350℃）时，煤即自燃发火。
煤炭开始接触氧气到自燃，所经历的时间对不同的煤种是不一样的。
人们把煤炭接触氧气到自燃的时间叫做发火期。
我国煤层发火期
最短的为1.5～3个月，长者可达15个月以上。
煤炭自燃是一个复杂的过程，受着多种因素的影响，但煤炭自燃
必须具备以下条件：
（1）煤有自燃倾向性，且以破碎状态存在；
（2）有连续的供氧条件；
（3）有积聚氧化热的环境；
（4）上述三个条件持续足够的时间。
实践证明，具备同样自燃倾向性的煤层，在不同的生产技术条件下，有的煤能自燃,有的则不能；在同样的外部条件下，自燃倾向性也
不一样。
这是因为煤炭自燃过程受着许多因素影响的缘故。
其影响的
主要因素是：
（1）煤的化学成分；
（2）煤的物理性质；（3）煤层的地质条件；（4）开拓开采条件；（5）矿井通风条件。
煤自燃影响因素煤自燃是煤的氧化产热与向环境散热的矛盾发展的结果。
因此，只要与煤自燃过程产热和热量向环境散失相关的因素都能影响煤的自然发火过程。
可以将影响煤自燃的因素分为内在因素和外在因素。
1、内在因素自燃是煤的一种自然属性，但发生自燃的能力（煤的自燃倾向性）却不相同。
这是因为不同的煤其氧化能力不一样，而影响其自身氧化能力的，即内在影响因素，主要有煤化程度、煤中的水分、煤岩成分、煤中的硫以及煤中瓦斯等。
实际上，这些影响因素也就是煤的自燃倾向性的主要影响因素。
（1）煤化程度煤化程度即煤的变质程度。
我们知道，古代高等植物先经生物化学作用变成了泥炭。
泥炭在位于其上的覆沉积物的压力作用下，发生了压紧、失水、胶体老化、固结等一系列变化，微生物的作用逐渐消失，取而代之的是缓慢的物理化学作用，这样，泥炭逐渐变成了密度较大、较为致密的岩石状的褐煤，泥炭在这个过程中受到的作用叫成岩作用。
随后，当褐煤层继续沉降到地壳较深处时，上覆岩层压力不断増大，地温不断增高，褐煤中的物理化学作用速度加快，煤的分子结构和组成产生了较大的变化，碳含量明显增加，氧含量迅速减少，腐殖酸也迅速减少并很快消失，褐煤逐渐转化成为烟煤。
随着煤层沉降深度的加大，压力和温度提高，煤的分子结构继续变化，煤的性质也不断地发生变化，最终变成无烟煤。
褐煤向烟煤和无烟煤的转化称为变质作用。
煤化作用包括成岩作用和变质作用两个连续的过程。
其中，促成煤变质作用的主要因素是温度和时间。
温度越高，变质作用的速度越快，因为变质作用的实质是煤分子的化学变化，温度高促进了化学反应速度的提高。
因此，在较低温度下长时间受热和较高温度下短时间受热，都可能得到同样煤化程度的煤。
这就是为什么有些成煤年代较早，而其煤化程度却不如成煤年代较晩的煤高。
不同变质程度的煤，其自燃倾向性发生规律性变化，这正是由于随着煤化程度的变化煤的分子结构发生规律性变化所致。
随着煤化程度的增加，结构单元中芳香环数增加，对气态氧较活泼的侧链和含氧官能团减少甚至消失，煤的抗氧化作用的能力增加。
低煤化程度的褐煤及烟煤，其分子结构中性质活泼的侧链及含氧官能团较高，芳香环数少，芳香化程度低，因而其抗氧化作用能力较弱，易于氧化自燃；而高煤化程度的无烟煤，因其分子结构中性质活泼的侧链及含氧官能团减少甚至消失，芳香化程度高，因而抗氧化作用能力强，难以自燃。
一般说来，煤的煤化程度愈低，挥发分就愈高，氢氧含量就愈大，其自燃危险性就愈大。
例如，褐煤的自燃危险性比烟煤大，烟煤比无烟煤大。
在烟煤中，开采煤化程度较低的长焰煤和气煤的自燃危险性大，煤化程度高的瘦煤和贫煤自燃危险性小。
尽管煤的自燃性是随着煤的变质程度增高而降低，但不能以煤化程度作为判断煤自燃危险性的唯一标志。
因为人们在生产实践中发现，煤化程度相同的煤，有的具有自燃特性，有的就不自燃，自燃的难易程度也不同。
例如，同一牌号的煤若含硫量较高，则吸氧能力强，因此易于自燃。
（2）煤中的水分根据煤中水分赋存的特点，煤的水分分为内在水分和外在水分。
煤的内在水分是吸附或凝聚在煤颗粒内部直径小于10cm的毛细孔中的水分，煤的外在水分是指附着在煤的颗粒表面以及直径大于10-cm的毛细孔中的水分。
一般来说，煤的内在水分在100℃以上的温度才能完全蒸发于周围空气中，煤的外在水在常温状态下就能不断蒸发于周围空气中，在40~50℃温度下，经过一定时间，煤的外在水分会完全蒸发。
在煤的水分还没有全部蒸发之前，煤的温度很难上升到100℃，因此，煤的含水量对煤的氧化进程有重要影响。
煤的含水量对其氧化进程的影响表现在两个方面。
在煤炭自燃初始阶段，水分起到催化作用。
在一定条件下，水分又可以起到阻化作用。
煤中水分对煤炭自燃到底是起阻化抑制作用，还是起催化作用，应根据煤质等具体条件而定。
①水分在煤炭自燃初始阶段的催化作用首先，煤体内存在着巨大的内表面积，当煤炭被水分润湿时，水分与煤体表面相互作用并释放岀一定量的润湿热从而促进煤自燃初期的氧化。
润湿热随煤中初始水分含量的增加而降低；水对煤的氧化或许是吸热反应，或许是放热反应，这依据煤中水分含量的不同而异；除了润湿生热外，当干煤炭被通以潮湿空气时，水蒸气在发热区周围产生凝结，放出汽化潜热，从而使煤堆及进入煤堆的空气加热，增加了煤温与环境的温度，从而加速了煤炭自燃的进程。
其次，研究发现，水分在蒸发阶段参与了自由基的形成，对过氧化络合物（pe roxy-com-plex）的形成起着重要的催化作用。
琼斯（Jones）和唐纳德（Townend）认为水分是煤形成过氧化络合物所必需的，煤中水分含量的不同也会对过氧络合物的生成产生影响，他们甚至将过氧化络合物定义为煤一氧一水复合物。
水分还会引发过氧化络合物的分解，导致煤炭自燃的进一步发生，链反应的发展可以通过过氧化基和水反应生成—OOH和—OH的过程来解释。
再则，煤中水分蒸发后，形成了更多的孔隙通道或裂隙，使煤体具有更大的内部比表面积，有利于更多的氧进入煤体内部。
煤中水分蒸发后，增加了煤表面的氧化活化中心。
水分蒸发以后的第二阶段，也就是脱水阶段过后，由于氧化放热而加大了煤的放热量，随着蒸发的水分越多，反应越激烈。
根据绝热条件下的氧化研究（模拟矿井条件），水分的蒸发可使煤炭氧化更为激烈，起初，氧化是在大孔隙内进行的，水分蒸发后，氧化则在拥有很大表面积的中、微孔内进行，大大增加了反应的比表面积，加速了氧化另外，在含硫煤中，水分对黄铁矿（FeS2）的氧化起着重要作用。
这个过程在低温下即可进行，放热反应释放（Q+Q2+Q2）的热量比煤炭氧化放出的热量高两倍，而且黄铁矿氧化时，体积增大，对煤产生胀裂作用，使煤体裂隙扩大增多，从而增加了煤与空气的接触面积，进而导致氧气渗入，促使煤的氧化。
煤炭科学研究总院重庆分院在煤样中人为掺入5%的黄铁矿进行恒温（6 0℃）吸氧试验8h证明，含黄铁矿的煤样随水分增加，吸氧量增大，当煤的水分为1 0%~15%时，吸氧量最大，自燃危险性最强。
在某些矿区，井下丢失的浮煤经过一段时间逐渐干燥，当通以潮湿空气，这些浮煤会吸收水分，释放出热量，为煤炭自热提供初始能量神华集团神东煤炭公司所开采的煤层自燃倾向性鉴定等级为容易自燃煤层和自燃煤层，但在井下煤炭的开采过程中很少发生自然发火，除了该矿区采用了先进的通风管理和快速开采技术外，井下采空区积水较多，水的阻化作用也起到了较关键的作用。
但神东矿区开采出的煤炭到地表后却容易发生自燃，特别是在夏天雨后地面堆积3m高的碎煤易发生自燃。
其原因是煤到地表后水分被蒸发掉，煤变得干燥，一旦又遇到潮湿空气或水分，润湿热和潮湿空气的汽化潜热使煤温快速增加，从而易导致煤的自然发火。
美国原矿山局科研人员从调査中发现当煤炭被干燥并暴露在高湿度条件下时，煤炭自热危害最为严重。
俄国学者也发现空气湿度的大范围和突然波动在某种程度上总伴随着煤炭自热的发生，特别是在露天堆积的情况下。
②水分对煤炭自燃的阻化抑制作用a.煤中存在两种形态的水分，一种是物理作用下的水分，另一种是非物理作用力下存在的水分（氧化基团氢键）。
煤中物理水分的蒸汽压力在相对湿度为60%时是空气干燥过水分的16~20多倍，如果保持煤中有足够高的水分含量（至少高于相对湿度60%的水分），那么充满在煤中的水分由于具有极高的蒸汽压力，将阻止空气中的氧到达煤表面，这样也就阻止了煤的氧化。
b.抚顺煤科分院的科研人员通过大量的系统的试验表明，当煤的湿度增加到某一程度，煤的表面将形成含水液膜，可以起到阻化煤、氧接触，即起到隔氧阻化的作用。
同时，煤体在低温状态下氧化反应所放出的热量大部分将被煤中水分蒸发所吸收、消耗，1kg水能产生1700L的蒸汽，1kg的水转变为水蒸气所吸收的热量为25 91.63kJ，每增加1%的水分，可降低煤的发热量0.1%，使煤体周围的热量难以聚积，煤体的温度难以上升，可以较大地延长煤炭自然发火期。
从表1-2中可以看到，湿煤的蓄热时间远远超过干煤。
巴纳吉（Banerjee）根据煤炭氧化动力学和差热分析仪（DTA）研究结果认为，在煤自热的初级阶段吸热反应占优势，主要是因为煤中水分的蒸发。
在煤的低温氧化阶段，由于煤中水分的蒸发吸收了大量的热，热量难以积聚，煤温上升极为缓慢，煤样一旦脱水就开始自热，放热大于散热，煤温迅速上升导致自燃。
义马煤业集团公司的中部五对矿井（千秋、常村、跃进、杨村和耿村）煤层自燃严重，实际最短自然发火期仅有7d。
据统计，1959~2004年，义马矿区共发生煤层自燃火灾55 3次。
在“十五”末期，经采用向工作面上下巷道定期强化注水的方法，基本上抑制了煤层自然发火的被动局面。
现场实践表明，矿区煤层的水分越大，煤越不容易自燃。
c.英国诺丁汉大学在相同的绝热氧化条件下将干燥煤、润湿煤通以饱和空气，初始温度为40℃。
实验发现：干燥煤的反应远比润湿煤活跃，即使给润湿煤以较高的初始温度（40.9℃），润湿煤也没有得到显著的全面升温。
在实验的前两个小时中，润湿煤的升温曲线与时间成一定比例关系。
这是因为煤中水分的蒸发导致了温度的下降。
d.水分可以抑制煤的低温氧化。
煤炭中水分增加，其吸氧量减少。
前苏联契尔诺夫进行了煤中水分对吸氧速度的影响试验，其结果见表1-3。
从表中看出，煤中水分增加，煤的吸氧量减少。
试验1中水分从4.97%增加到9.53%，40d后，吸氧速度减低到原来的三分之一，在这种情况下，煤的氧化进程不会加快。
e.凝缩在煤体内微小毛细管空隙中的水分以及吸附在煤炭表面的水分覆盖了煤炭表面，阻止了空气中氧气与煤接触，降低了煤对氧的吸附能力，抑制了煤的氧化反应。
同时，水的作用改变了煤的热物理参数。
煤中的孔隙被水充满后，热导率将大大提高，因为水的热导率是空气的24倍，这将有利于煤中热量的散失。
此外，含水煤的热容量比干燥煤的热容量大，所以湿润煤温度升高速度比干燥煤要慢，这就抑制了煤体自然发火的发展。
（3）煤岩成分不同的煤炭中，丝炭、暗煤、亮煤和镜煤4种煤岩成分的数量差别很大。
通常煤体中暗煤和亮煤所占的比例最大，丝炭与镜煤所占比例比较小。
丝炭和镜煤仅仅是煤中的少量混杂物质。
褐煤中丝炭含量最高，几乎无镜煤；无烟煤中镜煤含量最髙，几乎无丝炭。
镜煤与丝炭组成成分比较单不同的煤岩成分有着不同的氧化性，氧化趋势按下列顺序降低：镜煤、亮煤、暗煤、丝炭。
在低温下，丝炭吸氧最多，但是，随着温度的升高，镜煤吸氧能力最强，其次是亮煤，暗煤最难于自燃。
丝炭煤吸氧量强主要是其结构松散，着火温度低，仅为190~270℃。
英国试验证明：在常温条件下，15℃时丝炭吸附氧的数量较其他煤种要多1.5~2.0倍；50℃时为5倍；100℃时则下降，仅为7%。
所以人们认为，在常温条件下，丝炭是自燃中心，起着引火物的作用。
丝炭与镜煤的自燃倾向性受到不少学者的关注113.有很多文献报导，丝炭最容易自燃，因为丝炭在煤层中常呈薄层状、线理状，增加了煤的自燃倾向性；德国学者费尔里认为，镜煤在自燃过程中起决定作用；河南理工大学张玉贵研究指出，镜煤容易自燃，丝炭不易自燃，但薄层状丝炭的存在增加了煤层镜煤的自燃倾向性。
