煤堆自燃机理的研究始于17世纪^[6]，普遍认为煤自燃是由煤氧结合发生氧化反应导致的，空气中煤的氧化反应有两种形式，即氧气在煤表面上的物理吸附和化学吸附^[7]。氧气与煤物理结合会产生一定量的物理吸附热，与气体凝聚热相当；当氧气与煤结合产生化学反应时会释放出化学热，且此时产生的热量要远高于物理吸附热。煤堆表面和底部一般不会发生自燃现象，这两个地方的热量比较容易散失到环境中，热量不易聚集^[8]。煤堆内部的煤处于压实状态，氧气量不足，也很难发生自燃。自燃主要发生在距离煤堆表面1~3m的氧化带^[8]，这一区域不仅煤氧结合充分，而且氧化产生的热量不易散失，极容易发生自燃。

煤堆自燃还与降雨、风流、煤堆体积有关^[9]。雨水的冲刷会导致煤堆产生较多裂隙，使外部空气更容易进入煤堆内部，使煤堆更易自燃。煤堆与风流正对的一侧会有更多空气进入煤堆，该侧的煤会更容易发生自燃^[10]。煤堆体积不同，煤堆自燃的临界温度也不同^[11]，一般小体积的煤堆临界自燃着火点为110℃左右，大体积的煤堆临界自燃温度要超过60℃，温度长期保持60℃以下则可以排除自燃风险^[9]。