Důležitým procesem ovlivňujícím a probíhajícím na uhelných hořících haldách je proces samovznícení uhelných zbytků. Tento proces je znám a studován nejen z hořících uhelných hald, ale i ze samotných přírodních výchozů uhlí. Hlavní příčinou problému pochopení mechanismu procesu samovznícení je přítomnost mnoha jak interních, tak i externích faktorů, ovlivňujících počátek a rozvoj tohoto procesu .

Výzkumy hořících hald ukázaly, že požáry vznikají většinou samovznícením uhlí pod povrchovou vrstvou. K samovznícení je potřeba, aby byly současně splněny tři hlavní podmínky:

a) přítomnost uhelné drtě, náchylné k nízkoteplotní oxidaci

b) přístup vzduchu do míst, kde je rozdrobené uhlí nakumulováno

c) možnost akumulace tepla, které se uvolňuje během oxidace uhlí a sirníků železa

Nejvýznamnějším faktorem ovlivňující samovolného vznícení je oxidace uhelné hmoty (organického materiálu), tedy reakce produkující teplo. Oxidace uhlí, jako všechny ostatní oxidační reakce, je reakcí exotermickou.

Samotná oxidace organických zbytků je v mnoha případech spojena a urychlena za přístupu atmosférického kyslíku rozkladem sulfidů (převážně pyritu).

Na proces samovznícení uhlí a uhlí obsahujících hornin není jednotný názor, nejrozšířenější je teorie "samovolného okysličení". I přes rozsáhlé výzkumy není doposud přesný mechanismus samovznícení znám.


Náchylnost černého uhlí k oxidaci za nízkých teplot (okolo 20°C) je podmíněna jeho petrografickým složením, stupněm prouhelnění a množstvím celkové vlhkosti. Laboratorní výzkumy prokázaly, že vzrůstající zastoupení macerálové skupiny vitrinitu usnadňuje samovznícení, zatímco velké množství macerálové skupiny inertitu se projevuje jako inhibitor samovznícení. Uhlí s vysokým stupněm prouhelnění je proto odolné oxidaci za nízkých teplot a v krátkém čase, tedy samovznícení.


Rychlost spotřeby kyslíku při samovznícení je během prvních pár dní (hodin) extrémně rychlá, což je následek vystavení čerstvého uhelného materiálu na vzduch. Pokud nedochází k úniku tepla velmi pomalu klesá.

Rychlost reakce se zdvojuje při každém nárůstu teploty o 10°C. Normálně je produkované teplo odváděno cirkulací vzduchu, ale pokud nemá možnost uniknout, teplota uhlí vzroste na "prahovou teplotu" přibližně při 80 – 120°C, kde dochází k reakcím produkujícím plyny jako CO2, CO a H2O. Rychlost chemických a exotermických reakcí se mění se vzestupem teploty a radikálně se mění v teplotách okolo 100°C, hlavně kvůli ztrátě vlhkosti. Pokud teplotní nárůst pokračuje k 230-280°C, jsou reakce velmi rychlé a silně exotermické. Je-li dosaženo bodu vznícení uhlí, začíná proces samovznícení. V centrech hoření bývá dosaženo až 1500°C.


Vlastní proces samovznícení černého uhlí je možno rozdělit dle Králíka (1984) na dvě etapy:

a) úvodní etapa oxidace uhelné substance probíhá poměrně pomalu. Postupně dochází k aktivaci organické hmoty a tvorbě komplexních uhlovodíkových sloučenin se vzdušným kyslíkem. Jestliže vnější podmínky nedovolují, aby teplo unikalo, nastává postupný samoohřev uhelné hmoty.

b) hlavní etapa začíná dosažením kritické teploty (80°C), při níž se rozbíhá rozklad dříve vzniklých komplexů a na jejich místě vznikají stabilnější sloučeniny. Tato přeměna má již charakter chemické reakce a je slině exotermická. Vede k samovznícení uhlí.

V redukčních podmínkách (nedostatek přístupu vzduchu) dochází ke zkoksovatění uhlí a teprve potom k celkové oxidaci. Tepelný efekt těchto přeměn vede ke značnému ohřevu okolních hornin a k jejich postupnému přírodnímu výpalu. Tvoří se fáze jako mullit, oxidaci železa a hliníku, sklo, sillimanit.