煤层自燃是具有自燃倾向性的煤层被破碎后与空气接触发生氧化而导致，主要由采空区或巷道等漏风而造成。危险程度以煤的自燃倾向性、持续的漏风供氧条件和聚热散热条件三类指标来评判，据此可分为不自燃、可能自燃、自燃、易自燃四个等级。矿井煤层均具有自燃倾向。煤层自燃在中国北方地区和澳大利亚、印度、印度尼西亚等国家普遍发生。

煤层自燃期一般为3～6个月，最短的仅为14天。煤层自燃会导致形成煤田火区。煤田火区经历风化氧化、自燃增温、发火自燃、剧烈燃烧、自燃熄灭等阶段，空间分布上形成自燃发火区、增温区、燃烧区和熄灭区，构成伴生的温度异常场。中国煤田火区研究始于20世纪60年代。煤层自燃主要采用注水、注浆、黄土覆盖和惰性气体隔离等灭火技术加以控制。