在地下煤层自燃条件下，燃烧产生的热量沿岩石裂隙、裂缝扩散，向上逸出；或经过岩层热传导作用在地表形成热异常区。由于热异常区温度比地面环境温度高，因此形成较强的热辐射，其强度取决于异常场的温度。温度越高，则辐射越强。表2⁃2⁃6是地下煤火地质演化温度参数，表明地表在煤层自燃的作用下，不仅温度增高，还可以引起强烈的热辐射。
表2-2-6 地下煤火演化温度参数表
大量的岩石测温与裂隙测温结果说明：地下自燃煤层产生的热量通过裂隙对流达到地表，形成了较强的热辐射作用。距火源较近的盖层温度一般高出背景区几到几十摄氏度。如太原西山矿区煤层自燃引起的温度异常大于10℃；陕北神木煤田火区温度异常大于120℃；宁夏汝箕沟测得辐射热差大于80℃，而在裂隙或明火处的温度达到720℃。图2⁃2⁃10是宁夏汝箕沟北三火区剥离断面的剖面检测温度异常显示，火区地表一般呈较弱异常；而在裂缝或岩石松散地段，地下火区反映比较显著，温度可达50～550℃。
图2-2-8 汝箕沟阴坡火区不同类型烧变岩图像光谱特征
图2-2-9 乌达区烧变岩与围岩图像光谱特征
不同深度煤层自燃在地面的热辐射异常强度及其显示位置也有差别。野外调查表明，如上覆岩层厚度50m左右时，煤火在地表形成的热异常前缘点超前于煤火自燃点；上覆岩层厚度100m左右时，热异常前缘点与自燃热源上下基本对应。上覆岩层厚度大于100m时，自燃产生的热量以对流为主，热量靠岩石热传导到达地表的热量极少；自燃后热量通过裂隙达到地表，此时地表热异常滞后于地下热源在地表的投影。当盖层达到一定厚度，裂隙不甚发育时，热量主要沿煤层自燃形成的空隙和烧过煤层倒流扩散至地表。
图2-2-10 汝箕沟北三火区剥离断面的剖面检测温度异常显示
箭头右边图纵坐标采用右边纵坐标轴
2004年6月对乌达煤田地表热场实地观测结果：地表正常温度在14～35℃之间，火区地面温度在40～60℃之间。因地下煤层燃烧，在其上覆地层中形成地下热异常场；上覆地层岩性和裂隙发育不一，又分为隔温聚热高温带和低温辐射带，其中低温辐射带构成地表热异常场。图2⁃2⁃11是2004年6月16日下午4时27分和2004年6月19日凌晨4时24分在乌达煤田东西向大裂隙附近位置获取的白天和夜晚热红外成像测温图，表2⁃2⁃7 是根据测量区热红外成像测温图像获取的不同时间地表温度统计结果。
图2-2-11 东西向大裂隙白天和夜晚热红外成像图像与剖面温度对比曲线
左图：白天；右图：夜晚。其中H表示最高温度，L表示最低温度，A表示平均温度
由图2⁃2⁃11可见，裂隙的发育程度对煤火区地表温度变化的影响比较复杂。在白天，东西向大裂隙温度要远远低于火区的实际地面温度（左图）；而夜晚温度要高于其周围地物温度（右图）。在白天热量通过裂隙引起的热辐射远低于夜间的热辐射，容易受到太阳辐射的压制和干扰。
表2-2-7 东西向大裂隙热红外成像测量区温度变化统计