采煤工培训教案

第一章煤矿安全生产方针及法律法规

第一节煤矿安全生产方针

一、煤矿安全生产方针的含义及意义

煤矿安全生产方针是党和国家为确保煤矿安全生产而确定的指导思想和行动准则，即：

“安全第一，预防为主”

安全第一，是强调安全突出、突出安全、安全优先，把安全放在一切工作的首位；当生

产建设等与安全生产发生矛盾时，安全是第一位的，要树立人是最宝贵的思想，努力做到不

安全不生产、措施不落实不生产；安全第一是衡量煤矿安全工作的硬性指标，必须认真贯彻

执行。

预防为主，是实现安全第一的前提条件，要实现安全第一，必须预防为主。

安全第一、预防为主，是目标原则和手段措施的关系。

煤矿安全生产方针是煤矿安全生产管理的基本方针。

二、煤矿安全生产方针的贯彻落实

从实践中看，贯彻落实煤矿安全生产方针应当做到以下几点：

1.坚持管理、装备、培训并重的原则

2.坚持煤矿安全生产方针标准

3.坚持各项行之有效的措施

第二节煤矿安全生产法律法规

一、煤矿安全生产法律法规体系

我国煤矿安全生产法律法规体系主要内容有：

(1)法律有《安全生产法》、《煤炭法》、《劳动法》等。

(2)行政法规有《煤矿安全监察条例》、《矿山安全法实施条例》等。

(3)地方性法规有《义义省矿山安全法实施办法》、《XX省煤炭法实施办法》等。

(4)部门规章和地方政府规章有《煤矿安全规程》、《特种作业人员安全技术培训考核管

理办法》等。

二、主要安全法律法规

(一)《安全生产法》

1、立法的目的与意义

《安全生产法》于2002年6月29日由第9届全国人民代表大会第28次会议全体通过，

同日由国家主席江泽民签发命令予以公布，于2002年11月1日起施行。

制定本法的目的，是为了加强安全生产监督管理，防止减少安全事故，保障人民群众生

命财产安全，促进经济发展。

2、从业人员在安全生产方面的权利和义务

(1)权力主要有：

A、职工有权对危害职工安全的行为提出批评、检举和控告。

B、参加企业民主管理，对企业安全生产工作提出意见和建议的权利。

C、有依法享受劳动保护的权利。

D、有依法享受劳动保险的权利。

(2)义务主要有：

A、必须遵守有关矿山安全的法律、法规和企业规章制度。

B、必须遵守劳动纪律。

(-)《矿山安全法》

《矿山安全法》于1992年11月7日由第7届全国人民代表大会常务委员会第28次会议

通过，由国家主席以第65号命令予以发布，于1993年5月1日起施行。

其立法目的是：为了保障矿山安全生产，防止矿山事故，保护矿职人生安全，促进采矿

工业健康发展健全矿山法制。

（三）《煤炭法》

《煤炭法》于1993年8月29日由第8届全国人民代表大会常务委员会第21次会议通过,

国家主席以第75号命令，1996年12月1日起施行。

其立法目的是：合理开发利用保护煤炭资源，规范煤炭生产经营活动，促进保障煤炭行

业发展。

（四）《煤矿安全监察条例》

《煤矿安全监察条例》于2000年11月7日以国务院第296号令颁布，于2000年12月

1日起施行。

制定的目的是：保障煤矿安全，规范煤矿安全监察工作，保护煤职人身安全和健康，促

进煤矿健康发展。

（五）《煤矿安全规程》

《煤矿安全规程》于2001年9月28日由国家煤矿安全监察局发布，自2001年11月1

日起施行。

制定的目的是：保障煤矿安全生产和职工人身安全，防止煤矿事故。

（六）《安全生产违法行为行政处罚办法》（简称《处罚办法》）

《处罚办法》自2003年7月1日起施行。

制定该办法的目的是，为了制裁安全生产违法行为，规范安全生产行政处罚工作，保证

生产经营单位依法进行安全生产。

（七）《安全生产许可证条例》（以下简称《条例》）

《条例》于2004年1月7日由国务院第34次常务委员会议通过，并于2004年1月13

日由温家宝总理签发命令实施。

制定《条例》的目的是，严格规范安全生产条件，进一步加强安全生产监督管理，防止

和减少生产安全事故，确保安全生产。

第二章煤矿生产技术

第一节矿井地质基础知识

一、煤层的埋藏特征

、煤是古代植物遗体经成煤作用后变成的一种层状可燃矿产，煤层是沉积岩的重要组成部

分。

（-）煤层的顶底板

位于煤层上面和下面的邻近岩层称为煤层的顶、底板。

煤层顶底板自上而下可划分为：老顶、直接顶、伪顶、直接底、老底。

（二）煤层的形态与结构

煤层的形态是指煤层赋存的空间几何形态。

煤层的结构是指煤层中是否含有夹石层。

（三）煤层的厚度

煤层的厚度是指煤层顶底板之间的垂直距离。

煤层按厚度的大小可分为四类：

薄煤层：厚度小于L3米；

中厚煤层：厚度1.3—3.5米；

厚煤层：厚度大于3.5米；

（四）煤层的产状

煤层在地壳中赋存的空间状态，称为煤层的产状。煤层的产状通常用煤层的走向、倾向

和倾角三要素来表示。

走向：倾斜煤层层面与水平面相交的交线叫走向线，它的延伸方向。

倾向：煤层面上与走向线垂直，并沿层面向下延伸的直线叫倾斜线，它的水平投影所指方

向。

倾角：煤层倾斜面与水平面所夹的最大锐角。

二、地质构造及对煤矿安全生产的影响

（一）单斜构造

煤岩层受地质作用力的影响，产生向一个方向倾斜的形态称为单斜构造。

（~曲木勾.

'费岩层在地庙作用力的影响下，产生变形而形成波状弯曲且示失去连续性的构造形态称褶

皱。褶皱中煤岩层的一个弯曲，称为褶曲。

褶曲的基本形态：可分为背斜和向斜两种类型。

（三）断裂构造：

煤岩层受地质作用力的影响，超过其强度极限时，则会在一定部位沿一定方向产生断裂。

断裂面两侧岩块可有明显位移，或没有明显位移，这种构造形态称为断裂构造。

煤岩层断裂后，裂面两侧岩块发生显著位移的断裂构造，称为断层。反之，则称为裂隙

或节理。

1、断层的要素

断层的性质和形态是由断层面、断层线、断盘、断距等要素等组成。

2、断层的分类

A根据断层面走向与所在煤（岩）层走向的关系，断层可分为：

①走向断层：断层走向与煤层走向基本平行。

②倾向断层：断层走向与煤层走向基本垂直，即断层走向与煤层倾向基本平行。

③斜交断层：断层走向与煤层走向斜交。

B根据断层两盘相对位移方向，断层可分为：

①正断层：即位于断层面上方的煤层对位于断层面下方的煤层向下滑动的断层。

②逆断层：即位于断层面上方的煤层对位于断层面下方的煤层向上滑动的断层。

③平移断层：断层面两侧煤层呈水平方向推动的断层。

3、断层对生产及安全的影响：

A、影响采区的划分及工作面巷道布置；

B、使工作面布置不规则，巷道掘进率明显增高，还常常会造成无效进尺；

C、会给支护工作和顶板管理带来困难，管理不善还会造成冒顶事故；

D、断层常是地下水的储存场所，所以严防断层透水；

E、断层破碎带可能聚集瓦斯，工作面通过时应注意防止瓦斯事故；

4、节理对采煤安全生产影响主要表现为：

A、使顶板破碎，容易冒落。

B、使工作面淋头水恶化。

C、当煤层节理面与工作面平行时，工作面很容易发生片帮事故；若顶板岩层节理面与工作

面平行或节理发育时，给定班管理造成困难，容易发生冒顶事故。

D、节理发育地段是瓦斯的良好通道和积聚场所。

5、寻断失煤层法：

A、据断层擦痕

B、牵引现象

C、导脉

D、小断层类比法

E、标志层法。

6、断层预兆：

A、煤层走向与倾向发生较大变化

B、煤层顶底板出现严重凹凸不平。顶底板岩石中裂隙增多

C、煤层厚度发生显著变化。松软光泽变暗

D、出现滴水涌水瓦斯涌出量增大。

三、陷落柱及岩浆侵入体

（一）陷落柱

陷落柱是因为煤系地层下部有很大的可溶性岩层，这些岩层由于地下水的溶蚀作用，形

成了较大的岩溶空洞，在地质构造和上覆岩层重力的长期作用下，有些溶洞发生塌陷，覆盖

在上面的煤系地层也随之陷落，破坏了煤层及顶板的完整性。由于这种塌陷的剖面形态为柱

状，所以称为陷落柱。

（即：无炭柱，由于煤层地层下面的奥陶纪石灰岩中产生溶洞，由于重力的作用使煤系地层

陷入溶洞而成。）

陷落柱对生产的影响：

（1）在陷落柱比较发育的地区，煤系地层常遭到严重破坏，使煤炭储量减少；

（2）陷落柱破坏了煤层的连续性，给巷道布置、采煤方法的选择造成很多困难；

（3）采煤工作面遇到陷落柱，整个生产组织将复杂化，对安全生产极为不利；

（4）在富水矿区，陷落柱穿透含水层时，可将地下水导入井巷，对矿井安全生产威胁极大。

（二）岩浆侵入体

在煤层形成以后，由于受地壳运动的影响，地壳内炽热的岩浆沿着地层的薄弱带或裂隙，

侵入煤层冷凝而成岩浆侵入体。

第二节煤层

一、煤层

谢桥井田共含定名煤层31层，总厚31.42m,其中可采煤层11层，自下而上依次为1、

4-2、5、6、7-1、7-2、8、11-2,13-1、16-1,17T煤层，可采煤层总厚23.10m,占煤层总

厚的73.5%o13-1、8、4-2、1煤层为主要可采煤层，总厚14.58m,占可采煤层总厚度的63.现。

稳定煤层：13T,8,4-2煤层西段，1煤层东段。

较稳定煤层：11-2,7-2,6煤层西段，5,4-2煤层东段，1煤层西段。

不稳定煤层：17-1,16-1,7-1,6煤层东段。

可采煤层间距、煤厚表

层位17-116-113-111-287-27-1654-21C3

最

2.193.728.284.015.871.802.294.752.64.3310.74

大

煤

最

000.7901.19000.4702.130

小

厚平

均0.91.074.721.673.250.890.762.61.051.494.48

最

大21.32106.6876.4697.1512.1612.7237.6725.1730.85104.7621.44

间

最

4.2769.2955.4471.550.690.799.373.474.0274.8912.08

小

距平

均11.5290.4866.9586.704.575.1123.5818.127.5088.8216.44

第三节矿井地质概况

一、矿井地质构造

谢桥煤矿位于淮南复向斜中部，陈桥背斜的南翼、谢桥向斜的北翼。总体上呈一走向近

东西、向南倾斜的单斜构造。地层倾角一般10°〜15°,虽局部地段发育有小的褶曲，造成

地层起伏，但波幅较小，地层产状总体上变化不大。单斜构造特征明显。井田内断层较少，

一般规模不大，对煤层的影响、破坏作用较弱，规模较大的主要为井田边界断层或发育在井

田深部；且以北东、北北东向斜切正断层为主，偶见其它走向断层，逆断层发育较少。井田

南部边界F202、F206断层为两条逆冲推覆断层，属阜风推覆构造前缘叠瓦扇的一部分，两断

层间夹块一般厚100〜200米，有时合二为一，夹块内构造复杂，由其造成井田深部局部地段

含煤地层叠置；发育于井田深部的谢桥向斜的枢纽向东部仰起，向西倾斜，使得井田东段深

部近向斜轴部的煤层走向由近东西转向南东。

谢桥井田东二采区发育有2个陷落柱，分别为1#、2#陷落柱，其中1#岩溶陷落柱位于东

二采区补H勘探线附近。修落柱呈上小下大的锥体，陷落柱内11-2,8,6,4-2,1煤层及灰

岩顶界面整体下降14〜38m。1#陷落柱的平面形态为近似椭圆形，长轴近南北向，直径252m,

短轴近东西向，直径242m。2#岩溶陷落柱位于东二采区补III与七一八勘探线之间，在平面上

由3个近椭圆锥的小陷落柱呈串珠状组成，其延展方向为NW〜SE,与13118工作面西段斜交,

在延展方向长1530米，在延展方向的垂向上宽30〜140米。

2.2、矿井资源概况

截止2008年9月底，剔除矿井历年动用储量4856.9万吨，矿井剩余地质储量为61699.7万

吨（包括济河闸地质储量4689.6万吨、工广煤柱5867.2万吨、井筒煤柱1916.0万吨、井田

边界煤柱254.6万吨、其它煤柱2675.0万吨），可采储量为37733.8万吨（包括济河闸可采储

量3416.0万吨）。

一水平剩余地质储量为28622.6万吨，可采储量为18145.7万吨。

其中：

东一采区剩余地质储量为4413.6万吨，可采储量为3313.8万吨；

东二采区剩余地质储量为6847.7万吨，可采储量为5168.2万吨；

东三采区剩余地质储量为364.6万吨，可采储量为240.1万吨；

西翼采区剩余地质储量为12555.4万吨，可采储量为9423.6万吨。

二水平地质储量为33077.1万吨，可采储量为19588.1万吨。

其中：

东翼采区地质储量为15182.4万吨，可采储量为11167.9万吨；

西翼采区地质储量为11623.2万吨，可采储量为8420.2万吨。

第三节矿井开拓

一、煤田、井田

（-）煤田划分为井田

1、煤田：在地质历史发展过程中同一地质时期形成并大至连续发育的含煤岩系分布区矿区：

统一规化开发的煤田或其一部分

2、井田：划给一个水井洋采的那一部分煤田。（井田沿煤层走向的长度和倾向的水平投影宽

度）

（-）井田再划分

1、阶段：在井田范围内沿着煤层的倾向，按一定标高把煤层划分为若干个平行于走向的长条

部分，每个长条部分。（采区/分段/带区）

2,暴区：在阶&范围1内沿煤层走向方向将阶段划分为若干块段区段：在采区范围内沿煤层倾

向方向将一个采区划分为若干走向条带

二、矿井开拓方式

开拓方式主要是指开拓巷道在井田内的布置形式。通常以井筒形式为主要依据，将矿井

开拓方式分为：斜井开拓、立井开拓、平洞开拓、综合开拓。

（-）斜井开拓：指主、副井都为斜井的开拓方式。

（二）立井开拓：指主、副井都为立井的开拓方式。

（三）平碉开拓：指利用水平巷道由地面直接进入，通过一系列巷道到达开采煤层的开拓方

式。

（四）综合开拓：一般情况下，矿井开拓的主、副井都是用同一种井碉形式。反之，我们根

据矿井的具体条件，选取能充分发挥其优点的不同井洞形式，而不是限于单一的井碉方式进

入开采煤层，这就是综合开拓。

三、矿井巷道的分类

（-）按巷道在生产中的用途划分：

1、开拓巷道：为全矿井、一个开采水平或阶段服务的巷道。

如井筒、井底车场、水平或阶段运输和回风大巷等。

2、准备巷道：为一个采区服务的巷道。

如采区上（下）山、采区上（下）山车场、采区石门等。

3、回采巷道：为工作面直接服务的巷道。如区段平巷和开切眼等。

（二）按巷道的空间形态划分

1、垂直巷道：主要有立井、暗立井、溜井等。

2、水平巷道：主要有平碉、平巷、石门、煤门等。

3、倾斜巷道：主要有斜井、暗斜井、上山、下山等。

第四节采煤技术

一、采煤方法概述

（*）基本概念

采煤工艺.巷道布置及其在时间、空间上的相互配合称为采煤方法。采煤方法实质上包

括采煤系统和采煤工艺两大部分。

（~方^去的分类

一目前，世界主要产煤国家使用的采煤方法总的划分为：壁式和柱式两大类。

壁式类采煤法特点：煤壁（即工作面）较长，工作面两端至少各有一条巷道，用于进风、

回风、运煤和运料；采出的煤炭平行于煤壁方向运出工作面。

柱式采煤法特点：煤壁短，同时开采的工作面数目较多，采出的煤炭垂直工作面方向运

出O

我向常用的采煤方法主要有：

（1）走向长壁采煤法：长壁工作面沿走向推进的采煤方法。

（2）倾斜长壁采煤法：长壁工作面沿倾斜推进的采煤方法。

（3）倾斜分层采煤法：厚煤层沿倾斜面划分分层面的采煤方法。

（4）长壁放顶煤采煤法：开采6nl以上缓倾斜厚煤层时，先采出煤层底部长壁工作面的煤，

醋即沛菜卜期T而也的茶也方挣

（5）掩护£架亲煤法：在急前斜煤层中，沿走向布置采煤工作面，用掩护支架将采空区和工

作面空间隔开，向俯斜推进的采煤方法。

（6）伪倾斜柔性掩护支架采煤法：在急倾斜煤层中，沿伪斜布置采煤工作面，用柔性掩护支

架将采空区和工作面空间隔开，沿走向推进的采煤方法。

（7）水平分层采煤法：急倾斜煤层中，沿与水平面成25°~30°角的斜面划分分层的采煤

方法。

二、采煤工艺

,采煤工艺又称回采工艺，它是指采煤工作面各工序所用方法、设备及其在时间、空间上

的相互配合关系。

在采建工寤血t行煤炭生产的采煤工艺有5个工序组成：破煤、装煤、运煤、支护、采

空区处理。

我国目前普遍采用的采煤工艺有：爆破采煤工艺、普通机械化采煤工艺、综合机械化采

煤工艺、综采放顶煤采煤工艺。

（一）爆破采煤工艺

简称“炮采”。是指在长壁工作面用爆破方法破煤、人工装煤、输送机运煤和单体支柱支

护的采煤工艺。

优点：适良性强，各种条件的采煤工作面均可适用，所需设备少，初期投入小。

缺点：回柱放顶工序安全风险大，顶板事故多，产量及效率低，工人劳动强度大等。

（二）普通机械化采煤工艺

一简称“普采”。其特点是：采用采煤机械同时完成落煤和装煤工序，而运煤、顶板支护和

采空区处理与炮采工艺基本相同。

（三）综合机械化采煤工艺

一简薪号综采”。其特点是：落煤、装煤、运输、支护、采空区处理等工序全部实现机械化。

它与普采最大的区别是：综采使用了自移式支架支护顶板，解决了支护与回柱放顶人工操作

的难题，实现了支护与采空区处理的机械化。］

优点：劳动强度低、产量高、效率高、安全条件好。

（四）综采放顶煤采煤工艺

简称“综放”。它是对厚煤层用综采设备进行整体开采的一类采煤方法。

基本做法是：沿煤层（或分段煤层）的底部布置一个常规综采工作面进行采煤，对工作

面后上部的顶煤则由液压支架的顶煤放煤口放入工作面输送机，运出工作面，顶煤的破碎、

冒落是依靠矿山压力的作用实现的。

第五节综合机械化采煤工艺

一、综采面双滚筒采煤机工作方式

（-）滚筒的转向和位置

当我们面向煤壁站在综采工作面时，通常采煤机的右滚筒应为右螺旋，割煤时顺时针旋

转；左滚筒应为左螺旋，割煤时逆时针旋转。采煤机正常工作时，一般其前端的滚筒沿顶板

割煤，后端滚筒沿底板割煤。这种布置方式司机操作安全，煤尘少，装煤效果好。

（二）综采面双滚筒采煤机的割煤方式

综采面采煤机的割煤方式是综合考虑顶板管理、移架与进刀方式、端头支护等因素确定

的，主要有如下两种：

（1）往返一次割两刀，这种割煤方式也叫做“穿梭割煤”，多用于煤层赋存稳定、倾角

较缓的综采面，工作面为端部进刀。

（2）往返一次割一刀，即单向割煤，工作面中间或端部进刀。该方式适用于：顶板稳定

性差的综采面；煤层倾角大、不能自上而下移架，或输送机易下滑、只能自下而上推移的综

采面；采高大而滚筒直径小、采煤机不能一次采全高的综采面；采煤机装煤效果差、需单独

牵引装煤行程的综采面；割煤时产生煤尘多、降尘效果差，移架工不能在采煤机的回风平巷

一端工作的综采面。

（三）综采面采煤机的进刀方式

1.直接推入法进刀

其过程与单滚筒采煤机直接推入法进刀相同。因该方式需提前开出工作面端部切口，而且

大功率采煤机和重型输送机机头（尾）叠加在一起，推移困难，因而很少采用。

2.工作面端部斜切进刀

该方式有分为割三角煤和留三角煤两种。割三角煤方法进刀过程如下：①当采煤机割至工

作面端头时，其后的输送机槽已移近煤壁，采煤机机身处尚留有一段下部煤②调换滚筒位置,

前滚筒降下，后滚筒升起并沿输送机弯曲段返向割入煤壁，直至输送机直线段为止，然后将

输送机移直③再调换两个滚筒上下位置，重新返回割煤至输送机机头处④将三角煤割掉，煤

壁割直后，再次调换上下滚筒，返程正常割煤。

留三角煤进刀法与单滚筒采煤机留三角煤进刀法相似。

综采面斜切进刀，要求运输及回风平巷有足够宽度，工作面输送机机头（尾）尽量伸向平

巷内，以保证采煤机滚筒能割至平巷的内帮侧。

3.综采面中部斜切进刀

其特点是输送机弯曲段在工作面中部，操作过程为：①采煤机割至工作面左端②空牵引至

工作面中部，并沿输送机弯曲段斜切进刀，继续割煤至工作面右端③移直输送机，采煤机空

牵引至工作面中部④采煤机自工作面中部开始割煤至工作面左端，工作面右半段输送机移近

煤壁，恢复初始状态。

端部斜切进刀时，工作面端头作业时间较长，采煤机要长时间等待推移机头和移端头支架,

影响有效割煤时间。而采用中部斜切进刀方式可以提高开机率，它适用于：较短的综采面，

采煤机具有较高的空牵引速度；工作面端头空间狭小。不便于采煤机在端头停留并维修保养;

采煤机装煤效果较差的综采面。但是采用该方式，工作面工程规格质量不易保证。

4、滚筒钻入法进刀

滚筒钻入法进刀过程如下：①采煤机割至工作面端部距终点位置3〜5米时停止牵引，但滚

筒继续旋转②开动千斤顶推移支承采煤机的输送机槽③滚筒边钻进煤壁边上下或左右摇动，

直至达到额定截深并移直输送机④采煤机割煤至工作面端头，可以正常割煤。

钻入法进刀要求采煤机滚筒端面必须布置截齿和排煤口，滚筒不用挡煤板，若用门式挡煤

板，钻入前需将其打开，并对输送机槽、推移千斤顶、采煤机强度和稳定性都有特殊要求，

采高较大时不宜采用。

第六节采区巷道布置及生产系统

采区巷道布置主要是指采区内准备巷道的布置，但习惯上也包括回采巷道。

采区巷道的布置目的：建立完善的、合理的采区运煤、运料、出砰、通风、供电和排水

等系统。

采区巷道布置的方式，取决于煤层的赋存条件和采煤方法等因素。

二、综采面液压支架的移架方式

（一）移架方式

我国采用较多的移架方式有三种：①单架依次顺序式，又称单架连续式，支架沿采煤机牵

引方向依次前移，移动步距等于截深，支架成一条直线，该方式操作简单，容易保证规格质

量，能适应不稳定顶板，应用比较多；②分组间隔交错式，该方式移架速度快，适用于顶板

较稳定的高采综采面③成组整体依次顺序十，该方式按顺序每次移一组，每组二三架，一般

有大流量电液阀成组控制，适用煤层地质条件好，采煤机快速牵引割煤的日产万吨综采面。

我国采用较多的分段式移架属于依次顺序式。

（二）移架方式对移架速度的影响

移架速度取决于泵站流量及阀组和管路的乳化液通过能力，支架所处状态及操作方便程度、

人员操作技术水平等因素。而当这些因素相同时，决定移架速度的关键因素则是移架方式。

（三）移架方式对顶板管理的影响

选择移架方式不仅要考虑移架速度，还要考虑对顶板管理的影响。一般说来，单架依次顺

序移架虽然速度慢，但卸载面积小，顶板下沉量比后两种小得多，适于稳定性差的顶板。即

使顶板稳定性好，采用后两种移架方式时，同时前移的支架数也不宜大于3,以防顶板情况

恶化。

三、综采工作面工序配合方式

综采面割煤、移架、推移输送机三个主要工序，按照不同顺序有以下两种配合方式，即及

时支护方式和滞后支护方式。

1.采煤机割煤后，支架依次或分组随机立即前移、支护顶板，输送机随移架逐段移向煤壁,

推移步距等于采煤机截深。这种支护方式，推移输送机后，在支架底座前端与输送机之间要

富裕一个截深的宽度，工作空间大，有利于行人、运料和通风，若煤壁容易片帮时，可先于

割煤进行移架，支护新暴露出来的顶板。但这种支护方式增大了工作面控顶宽度，不利于控

制顶板。

2.滞后支护式

割煤后输送机首先逐段移向煤壁，支架输送机前移，二者移动布距相同。这种配合方式在

底座前端和机槽之间没有一个截深富裕量，比较能适应周期压力大及直接顶稳定性好的顶板,

但对直接顶稳定性差的顶板适应性差。为了克服该缺点，在某些综采面支架装有护帮板，前

滚筒割过后将护帮板伸平，护住直接顶，随后推移输送机，移架。

四、综采面端头支护方式

综采面端头支护方式主要有以下三种：①单体支柱加长钢梁组成的迈步抬棚，与普采面的

该方式端头支护相同。该方式适应性强，有利于排头液压支架的稳定，但支设麻烦、费工费

时。②自移式端头支架，移动速度快，但对平巷条件适应性差③用工作面液压支架支护端头,

适用于煤层倾角较小的综采面，通常在机头（尾）处要滞后于工作面中间支架一个截深。

第三章采煤工作面质量标准化与正规循环作业

一、工作面质量标准化

2004年2月国家煤矿安全监察局与中国煤炭协会颁发了新版《煤矿安全质量标准化标准

及考核评级办法》。

1、采煤安全质量标准化矿井必备的条件

（1）采煤工作面回收率达到规定要求。

（2）考核期内采煤工作面无一次3人及以上直接责任的死亡事故。

（3）检查资料齐全：a、有月检查记录；b、资料保持原始性、真实性，不得有虚假。

2、采煤工作面质量标准化矿井等级和考核标准

一级：采煤工作面安全工程质量得分在90分及以上，优良品率100%,工作面内无死亡事故;

二级：采煤工作面安全工程质量得分在80分及以上，优良品率80%

三级：采煤工作面安全工程质量得分在70分及以上，优良品率50班以上，无不合格品。

3、采煤工安全采煤安全质量标准化标准及考核评分办法(具体见附表)

二、采煤工作面正规循环作业

1、采煤工作面正规循环作业的概念

正规循环作业是煤矿生产的一项基本的、科学的生产作业制度，在采煤工作面实行正规

循环作业，是实现煤炭安全生产，均匀生产、优质、高效的有效措施，是提高现场管理水平

和技术水平的有效途径。

根据采煤工作面生产过程，配备工种和人员，在一昼夜内按照一定的采煤程序，保质保

量，按时完成作业规程中循环作业图表规定的生产任务，并保持周而复始不间断地进行的作

业组织形式，则称为采煤工作面正规循环作业：

(1)循环作业

(2)作业形式：指在昼夜24h内生产班和准备班在时间上的分配形式。

(3)循环进度

(4)劳动组织：采煤工作面劳动组织是指各工种人员的配备及其组织形式。

(5)循环率

2、采煤工作面正规循环图表

(1)循环作业图表

(2)劳动组织图表

(3)技术经济指标表

第四章采煤工岗位责任制

一、安全生产责任制的含义

安全生产责任制是企业中最基本的一项安全管理制度，是所有劳动保护、安全生产规章

制度的核心。

二、采煤工岗位安全责任制

采煤工岗位安全责任制应包括下列内容：］

1、认真执行党和国家的安全生产方针、政策法律，法规及作业规程有关规定。熟悉本工作面

有关情况，作到持证上岗.

2、进入工作地点后，应先进行敲帮问顶，及时支好贴帮点柱。

3、擢煤前，对所在区段单体补液一次，擢煤至单体柱窝前，注意支柱是否牢固，有无松动,

防止支柱滑倒伤人。

4、擢煤时，脚不允许踩蹬在允许的刮板输送机上，以防止挤伤腿脚。

5、采面输送机停止运行时，禁止继续向输送机上擢煤，以防止启动困难。

6、擢煤时，发现有残炮，丢失的电雷管等情况应及时捡起交于班长。

7、普、炮采工作面，必须清净浮煤，方可从上到下或从下至上，逐段改好临时支柱用液压推

移器缓慢推移输送机，其推进度要符合作业规程规定；刮板输送机移好后及时支上固定支柱。

8、支架时严格按照作业规程和操作规程进行操作，支架必须上接顶下触底，且具有足够的初

撑力，严防倒柱伤人或冒顶。

9、回柱放顶前，准备好所用工具。每组两人分段作业时，一人放顶，一人观察顶板动静，并

清理好退路。使用H型梁作业，每组为三人，一人观察顶板，两人配合作业。

10、在同一采煤工作面，回支平行作业时，炮采工作面距离不小于15m,机采工作面不小于

20m,各段放顶应向同一方向做好退出口，并按照从上向下，由里向外，先支后回进行放顶。

11、回撤特殊支架时，应先检察顶板情况，做到先支替换支柱，方可撤架。

12、工作面回撤的支柱、顶梁、背板、塘材，要堆放整齐，不得影响行人安全。

13、在回撤支柱时，如遇工作面顶板来压，应立即停止，暂时撤出人员，待顶板稳定后,方可作

业.

14、若遇坚硬顶板，放顶困难时，应认真执行特殊的放顶措施。

15、工作面挂网背顶工作，应按规程规定执行，不得使用不合格的材料。

16、在采煤、支护，回柱等采煤过程中，及时处理自动卸载的支柱，漏液单体，随时进行敲

帮问顶，作业不得将网弄破。

17、按时参加各类安全技术培训学习，提高安全思想素质、技术素质、业务素质、强化自保

互保能力。

第五章采煤工作面顶板及顶板事故防治

第一节采煤工作面矿山压力及其显现规律

一、矿山压力的概念

地下煤层开采以后，围岩发生变形和位移，同进围岩内的应力也发生了增大，减小，甚

至改变了原有的性质。这种引起围岩位移的力和围岩体中变化后的应力就叫矿山压力。

在矿山压力作用下发生的围岩运动以及由此产生的支护受力或变形等现象，叫矿山压力

显现。

二、采动后矿山压力分布的一般规律

（一）支撑压力

支撑压力是指在岩体中开掘巷道，在煤层进行采煤时，巷道两侧或采煤工作面周围煤壁

内形成的高于原岩应力的垂直集中应力。

支撑压力不是常量，它的分布范围和大小，在不同的条件下变化很大，其影响因素有：

（1）悬伸顶板的质量（2）顶板岩石的性质（3）煤的强度

支承压力对工作面的影响：

由于煤层开采必须要掘进巷道，而且回采的对象就是煤壁，因此支承压力在开采在是经

常遇到的。支承压力引起的变形状态对煤工作面的落煤有时是有利的，它可以减小采煤机割

煤时的电力消耗，提高割煤速度。但有时是有害的，如不利于巷道的维护和回采空间的维护,

在一定条件下造成煤及瓦斯空出，煤的压出等。

（二）采煤工作面周围支撑压力分布

1、工作面前后方支撑压力

工作面前后方支撑压力分布的一般规律，具体分布形状与采空区处理方法有关。

工作面前后方支撑压力的分布，具有以下特征：

（1）工作面前方支撑压力区，即应力升高区。是从工作面煤壁前2〜3m处开始，一直延伸到

20〜30m或更大的范围。压力峰值区，根据具体情况，约在距煤壁4〜10m处，峰值的大小，

可比原岩应力高1〜3倍。该区在工作面两巷基本上属于要求超前加强支护的范围。

（2）工作面后方支撑压力区，即采空区支撑压力。工作面后方支撑压力远比工作面前方支撑

压力小；其峰值可能比原岩应力稍大。

（3）工作面前后方支撑压力，是随着工作面推进而不断向前移动，所以也称它为移动支持压

力。

（4）应力降低区位于工作面前后方支撑压力区之间，工作面正处在该范围内。

2、工作面上下方及切眼附近煤体上支撑压力

在走向长壁工作面沿倾斜上下方及工作面后方原切眼附近煤体上同样形成支撑压力，它

的特点是并不随采煤工作面的推进而发生明显变化，所以又称为固定支撑压力。

固定支撑压力的分布形式和移动支撑压力相比，其峰值深入煤体内的距离较远，而影响

范围则较小。此外，上方支撑压力和下方相比，上方的影响范围比下方稍大。

三、采动后顶板活动的一般规律

（-）采空空间上方岩层的分带

用全部跨落法处理采空区后，采空区上方的顶板岩层必然会跨落、堆积、碎胀、充填采

空区，对上方岩层其到一定支撑作用，但由于充填的饱满、密实程度与原有煤层相比，仍有

很大差异和不足。所以，采空空间上方的岩层一般都将发生移动，自下而上形成3个带：即

跨落带、裂隙带和弯曲下沉带。

（二）上覆岩层在工作面推进方向的发展规律

1、直接顶初次跨落

一个长壁工作面从开切眼开始采煤后，直接顶的跨度不断增加，在自重作用下，其弯曲

下沉也不断增大。一般在直接顶跨距达6—20m后，直接顶开始跨落。当直接顶的跨落厚度达

到采高的1.5〜2倍时，跨落长度达到采煤工作面长度一半以上时称为直接顶的初次跨落，直

接顶初次跨落时的跨距则称为初次跨落步距。

2、老顶初次来压

直接顶初次跨落后，采煤工作面继续向前推进，随着每次回柱放顶，采空区上方的直接

顶也随着跨落下来。

随着工作面的继续推进，老顶岩梁的跨度越来越大，老顶就会逐渐弯曲下沉。当老顶双

固定支点梁达到极限跨距时，它就断裂下沉，这时工作面顶板下沉加快，煤壁片帮严重，支

柱受力增大，接着甚至发生顶板的台阶下沉，这是工作面回采以来老顶第一次大规模来压，

故叫做老顶的初次来压。由开切眼到老顶初次来压时工作面推进的距离叫做老顶的初次来压

步距，一般为20—35mm。

3、老顶周期来压

老顶初次来压后，随着工作面的继续推进，老顶岩梁会发生周期性折断下沉，工作面内

也周期性的出现下沉加快，煤壁片帮严重，支柱受力增大，甚至顶板出现台阶下沉等老顶来

压现象，叫做老顶周期来压，老顶岩梁周期性断裂的距离叫做老顶来压步距，一般老顶初次

来压步距的1/2—1/4。

根据周期来压的过程可以看出，不是所有工作面都有周期来压现象。有周期来压的工作

面，其来压强度、周期压力步距差异甚大，容易造成事故。

所以，对单体支架的工作面应采取以下措施：

（1）要掌握周期来压的步距，和初次来压一样，工作面周期来压时要加强支护强度和密度。

（2）为了减少工作面支柱承受的载荷，周期来压时可适当缩小控顶距离。

（3）坚持支护质量和对顶板动态监测，把住支护质量关。

（4）周期来压步距与地质因素有关，而微小的地质因素有时不易发现，因而要善于观察周期

来压的征兆，以便及时采取应急措施。

第二节采煤工作面顶板控制

一、采煤工作面顶板控制的内容

采煤工作面顶板支护和采空区处理是采煤工作面顶板控制（也称顶板管理）的主要内容。

二、采煤工作面顶板支护

（-）采煤工作面顶板支护的作用和内容

1、作用

（1）防止工作面空间直接顶岩层的跨落，保护好工作面空间，以便能正常、安全地进行采煤

工作。

（2）°在一定程度上防止老顶岩层的下沉、弯曲和离层，保持老顶岩层的基本整体性，增大老

顶的强度/

（3）衡量工作面支护效果的标志，就是工作面不发生冒顶事故。

2、要求

（1）要求支架有足够的初撑力（即工作阻力）。

（2）要求指甲有足够的可缩性。

（二）采煤工作面支架类型和单体支柱的特性

采煤工作面支架类型根据不同的分类方法，主要有以下几种：

（1）按结构可分为：

A、单根的支柱；B、由支柱、顶梁组合成的棚子支架；C、由支柱、顶梁、底座组合成的液压

支架。

（2）°按材料可分为：

A、金属支柱；B、木支柱。

（3）按工作原理可分为：

A、摩擦式金属支柱；B、单体液压支柱；C、液压支架。

（4）按支架的作用可分为：

A、普通支架；B、特殊支架。

（三）采煤工作面单体支架的布置形式

合理的支架布置形式必须满足以下要求：有足够的作业空间满足采煤、通风和行人的要

求；能有效地控制顶板，保证安全生产；支护材料消耗最低；合理的支护密度。

］、普通支架

采用单体支架时，工作面普通支架的布置方式有点柱、棚子及悬臂支架等。

2、采煤工作面特殊支架

点柱、棚子及悬臂支架是采煤工作面的基本支架，统称为单体支架。单体支架的支柱与

梁之间不是整体配合，其结构的稳定性不好，在工作面顶板来压时、回柱放顶时支架可能被

推倒，造成顶板事故。所以，为了提高单体支架的稳定性，在采煤、回柱放顶等作业时，通

常还配合使用一些稳定性较好和具有不同用途的特殊支架。

特殊支架的布置方式有：沿切顶线架设的丛柱或密集支柱；烟切顶线每隔一定距离架设

的木垛；沿切顶线架设的一梁三柱斜撑支架、一梁二柱或一梁三柱抬棚等。

二、采空区处理

1、全部跨落法

全部跨落法处理采空区，就是对工作面以外的采空区的顶板，在撤去支架支撑的情况下,

让其自行跨落或强迫其跨落，以减少工作面的顶板压力。

2、充填法

充钻法处理采空区，是用水力（或风力）作动力，通过管路由地面或井下将沙子、肝石

运到工作面，充填采空区使之支撑顶板的方法。

3、缓慢下沉法

一缓慢下沉法处理采空区，其实质是当工作面采高不大时，利用顶板岩层具有的可塑可弯

曲性能，使之在采空区弯曲下沉而不下沉，直到与底板岩层相接触，从而充填采空区并控制

上覆岩层的活动。

4、煤柱支撑法

煤柱支撑法处理采空区，其实质是在工作面推进一段距离后，在采空区留下适当宽度的煤

柱来支撑顶板。

第三节采煤工作面顶板事故防治

一、局部冒顶事故的防治

（一）局部冒顶发生的原因及预兆

局部冒顶实质上是开采过程中在矿山压力作用下已破坏的顶板失去可靠的支撑造成的。

其发生原因，分为两个方面：一是破碎了的直接顶板，由于没有得到有效的支护而局部冒落;

二是老顶的沉降迫使直接顶过快下沉和破碎，使支架失稳而造成局部冒落。

局部冒顶发生前的预兆：（1）发出响声；（2）顶板掉渣；（3）煤壁片帮；（4）顶板裂缝;

（5）顶板离层；（6）漏顶；（7）瓦斯涌出量突然增大；（8）顶板淋水增大。

二、大面积冒顶事故的防治

（-）顶板大面积冒顶发生的原因及预兆

大面积冒顶事故的发生是由于直接顶和老顶大面积活动造成的。

采煤工作面发生大面积冒顶前的压力显现、支架和顶帮发生的异常变化，形成了一系列

顶板大冒落前的预兆，其主要表现为：

1、顶板压力急剧增大，支架出现弯曲变形，金属支柱的活柱迅速下沉；单体支柱明显泄压，

下缩、下沉。

2、老塘内顶板断裂，发出“闷雷声”。

3、煤壁松软、片帮严重；使用电钻打眼时，感到钻进省力，用采煤机割煤时，负荷减小。

4、顶板掉渣增多，伪顶护顶煤难以管理，漏顶片帮频繁，局部冒顶明显增加。

5、敲帮问顶时声音不清，发出“空空”响声，表明顶板已经“放线、离层”。

6、顶板裂隙增大，有时冒顶前瓦斯涌出量增大，顶板出现淋水或淋水加大。

三、冲击地压及其防治

1、冲击地压的概念

冲击地压是井巷或工作面周围的煤岩体由于变形能的释放而产生的一种以突然、急剧、

猛烈的破坏为特征的动力现象，是矿山压力的一种特殊显现形式。

其特点如下：

1、二蕨没看明显的预兆，难于事先准确确定发生的时间地点和强度；

2、发生过程短暂，并伴随巨大的声响和强烈的震动，电机车等重型设备被移动，人员被

弹起摔倒，震动波及范围可达几公里甚至几十公里，地面有地震感觉，但一般震动持续时间

不超过十几秒钟；

3、破坏性很大，有时顶板瞬间明显下沉(但可能并不冒落)；有时底板突然开裂鼓起，

甚至接顶；有时大量煤块从煤壁抛出，堵塞巷道；有时支架被破坏，人员遭受伤亡。

从显现特点来看，冲击地压发生时顶板可以不冒落，这是它与大面积老顶来压的区别。

冲击地压发生前后瓦斯涌出量一般无明显变化，这是它和煤与瓦斯突出的区别。但是，它们

可能互为诱发因素，例如大面积老顶来压或煤与瓦斯突出的同时有可能发生冲击地压。

2、冲击地压的防治措施

冲击地压的防治措施分两类为：一类是反防范措施，目的在于从战略上避免形成高应力

集中的条件，在较大范围内减免冲击危险；另一类是解危措施，目的在于从战术上缓解已形

成的应力集中程度，在局部范围内暂时解除冲击危险。

A防范措施：

(1)开采保护层。

(2)避免形成孤岛煤柱。

(3)顶板管理方法：应尽量采用长壁式开采及全部陷落法管理顶板。

(4)巷道布置原则：应尽量将主要巷道和洞室布置在底板岩层中，回采巷道采用大断面掘进。

(5)开采程序。

(6)煤层预注水。

(7)顶板预注水。

B解危措施：

(1)卸载钻孔。

(2)卸载爆破。

(3)诱发爆破。

(4)煤层高压注水。

第六章矿井通风与灾害预防

第一节矿井通风

矿井通风就是把地面的空气不断送入井下，同时把污浊空气排出井外的过程。其任务是:

⑴供给井下人员足够的新鲜空气，满足井下人员呼吸的需要。

⑵稀释、排除有害气体及矿尘，保证矿井内空气的清洁程度和防止瓦斯、煤尘爆炸事故。

⑶稀释、排除井下的热量与水蒸气，维持合适的劳动环境，适宜井下劳动的空气温度是15〜

20℃,比较适宜人体生活的湿度为50〜60虹

—矿井空气

、矿井空气是矿井巷道内气体的总称。它是地面进入井下的新鲜空气和井下产生的有毒有

害气体、粉尘和水蒸气的混合物。

风流流动时分开、汇合的路线结构叫通风网路，基本形式有三种：串联网路，并联网路,

角联网路。

二、矿井通风系统

矿井通风系统包括通风方式、通风方法和通风网路三部分。

（一）通风方法

指主要通风机的工作方法,分为抽出式、压入式、压抽混合式三种。

我矿属抽出式通风，东风井装有两台GVI—42.3—1800型轴流式通风机，电机功率

1800KW,最大排风量23400m3/min,最大压力3280pa；目前排风量11700m3/min,压力3000pa。

西风井装有两台GAF-30-18-2型轴流式通风机，电机功率1250KW,最大排风量13500m3/min,

最大压力6573pa,目前排风量11200m3/min,压力3000pa。

（―）通风方式

根据进回风井布置方式的不同，可分为中央式、对角式和混合式三种。

我矿的矿井通风方式为两翼对角式，其中工业广场有三个进风井，付井直径&0m,净断

面48.26m2,主井直径7.2m,净断面36.68m2,肝石井直径6.6m,净断面34.21m2,东风井有

两个井筒，东一风井直径4.0m,净断面10.57m2,东二风井直径5.5m,净断面23.76m2,西

风井直径7M,净断面36.48m:

（三）采区通风系统

一采区通风系余直矿井通风系统的基本组成部分，它是指矿井风流从主要进风巷道进入采

区，流经有关巷道，清洗采掘工作面，碉室及其他用风巷道后，流入矿井主要回风巷的整个

线路。

（四）掘进通风

掘进工作面通风采用局部通风机供风。目前，我矿均采用压入式通风，使用的通风机主

要有以下几种：

JBT62-2型功率28KW及22KW额定风量390m3/min

KDF-6.3型功率30KWX2额定风量600m3/min

HD6.5T型功率22KWX2额定风量450m3/min

功率22KWX2,

局部通风管理规定,

a、局部通风机必须有专职局扇司机负责管理，保证正常运转。

b、局部通风机和启动装置必须安装在进风巷道内，距回风口不得小于10m,局部通风机

吸入风量必须小于全风压供给该处的风量，以免发生循环风。

c、风筒吊挂必须平直，接头处不得跑风。严禁随意损坏风筒、在风筒上随意开窗打洞，

以保证局扇的风流能供到迎头。风筒出风口距迎头距离：岩巷W10m,半煤岩W8m,煤巷W5m。

d、局扇实行“三专两闭锁”

三专”指局扇供电实行专用变压器、专用开关、专用线路。

“两闭锁”指风电闭锁和瓦斯电闭锁，即当局扇停止运转或掘进巷道内瓦斯超限时，能

立即自动切断局扇供风巷道中的一切电源。

e、掘进工作面无论工作或交接班时都必须保持通风。无论工作或交接班时，都不准停风,

因检修、停电等原因停风时，必须撤出人员，切断电源。恢复通风前，必须检查瓦斯。因此

必须安排专职局扇司机看管局扇，保证局扇因试漏检修等原因造成停风后及时恢复送风。局

扇司机必须实行现场交接班制度，并挂牌留名。

串联通风与循环风

串联通风（一条龙通风）：采煤工作面或掘进工作面的回风风流再进入其它采煤工作面或

掘进工作面。

,害处：（1）被串工作面的空气质量无法保证，有毒、有害气体和粉尘浓度会增加。（2）

前面工作面一旦发生灾害，会波及被串地点，扩大灾害范围。

《规程》规定：采煤工作面与其相连接的掘进工作面，掘进工作面与其相邻的掘进工作

面，布置独立通风有困难时，可采用串联通风，但串联通风次数不得超过1次。有煤与瓦斯

突出的煤层，严禁任何两个工作面之间串联通风。

循环风：一般发生在局部通风中，即局部通风机的回风部分或全部再进入同一部局部通

风机的进风风流中。

害处：掘进工作面污风反复返回工作面，有毒、有害气体和粉尘浓度越来越大，由于风

流中瓦斯浓度不断增大极易引发瓦斯爆炸事故。循环风不仅影响送入工作面的空气质量，严

重的是瓦斯排放不了，导致超限直至达到爆炸界限，极易引起瓦斯爆炸事故。因此严禁局扇

循环风，要求摆放局扇的巷道中的供风量必须大于局扇的喝风量，局扇距回风口的距离不小

于10m。

（五）矿井通风设施

建立通风系统，除了要有巷道和通风设备外，还必须在井下适宜的地点，安装必要的通

风构筑物，来引导、隔断和控制风流，这样才能保证风流按照需要，定向、定量地流动。我

矿通风设施主要有以下几种：

过车风门规格：1.7mx1.8m

过架风门规格：1.8mx2.4m

行人风门规格：800mmx1.6m所有风门均实现机械闭锁

密闭墙：190mmx190mmx380mm预制块砌筑，墙厚800mm。

第二节瓦斯概述

一、矿井瓦斯定义

瓦斯地质是从地质角度研究煤层和煤与瓦斯突出规律，为煤矿安全和能源开发服务的一

门新兴边缘学科。它主要研究瓦斯的形成、瓦斯的赋存和煤与瓦斯突出的地质条件、以及瓦

斯危险性预测等方面的内容。

矿井瓦斯：是指煤矿生产过程中，由煤层及其围岩释放出来的一种多成分的混合气体，包括

CH4,,N2,C2H6（乙烷），H2S,和C0等。瓦斯中甲烷占绝大多数，其次围N2和C02,其它

成分含量很少。甲烷俗称沼气，为无色、无嗅、无味、无毒，可以燃烧和爆炸的气体。当空

气中混有5-16%的沼气时，遇高温引起爆炸，同时瓦斯也是一种能源。

煤层气：煤系地层中的有机物在成煤过程中形成大量的天然气，称为煤层气。煤层气大部分

逸散到空气或围岩中，约有3-2蝴残存在煤层内。另有大约1-15%储集在围岩的砂岩和石灰岩

中，称为聚煤气。有人估计，现在世界探明的天然气储量中，煤层气占60-70%

矿井瓦斯和煤层气是有采矿和地质两个学科分划提出的术语，但其所指基本上一个意思，稍

微有点不同的是瓦斯泛指涌入井巷工程中的各种有害气体，包括来自煤层顶底板及采空区的

气体，成分较复杂；煤层气是光指储存在固相煤物质中的，成分以甲烷为主，包括多种重烧

的气藏。应当把矿井瓦斯作为一种矿产资源进行研究，并将煤矿安全生产和开发利用层气资

源两者紧密结合起来。

二、瓦斯的赋存状态及其影响因素

瓦斯的赋存状态主要有游离和吸附两种。以分子自由运动于煤层空隙和裂隙中的瓦斯，

称为游离瓦斯；受分子引力，呈薄膜吸附于煤层孔隙或裂隙表面的瓦斯，称为吸附状态瓦斯。

煤内瓦斯以吸附状态为主，游离状态为辅。实测表明，在开采深度1000T200m以内，煤层中

沼气的吸附量占75-95%,而游离沼气量只占5-30%o

上述两种状态的瓦斯，在一定的压力和温度条件下，处于动平衡状态。当压力增高、温

度降低时，部分游离状态瓦斯可转变为吸附状态，这以过程称为吸附过程。为放热效应；反

之，当压力降低、温度升高时，部分吸附状态瓦斯又可转化为游离状态，这一过程称为解吸

过程，为放热效应。

第三节煤层瓦斯含量及其影响因素

一、煤层瓦斯含量的定义

煤层瓦斯含量是指单位体积或重量的煤体内，所含瓦斯的体积，单位为m3/t或m3/m3

或cm3/g。由于一定质量的瓦斯气体的体积取决于所处的温度和压力条件，因此在不同温度

和压力条件下测得的瓦斯含量是不相同的。

二、影响瓦斯含量的因素

1、煤的变质程度

煤的变质程度，一方面决定着产气的数量，变质程度越高，产气量越多，瓦斯含量越大;

另一方面决定着煤内微空隙的发育程度，决定着煤对瓦斯的吸附能力。

2、围岩的透气性

围岩的透气性，决定着瓦斯的储存条件和瓦斯在煤层内的流动特性。煤和围岩的透气性

好，有利于瓦斯的运移和排放，煤层瓦斯含量较小，瓦斯分布较均匀；反之，煤于围岩的透

气性差，不利于瓦斯的运移和排放，有利于瓦斯的保存，煤层瓦斯含量较大，瓦斯分布不均

匀。煤和围岩的透气性于层理、裂隙、孔隙的发育程度有关。

3、地质构造

地质构造对瓦斯的聚集和排放具有双重作用。在煤层顶板岩性致密、透气性差的条件下,

在未受断裂破坏和严重剥蚀的褶皱地区，由于构造的圈闭，致使瓦斯沿煤层向上运移较易，

因此背斜顶部较向斜槽部瓦斯相对聚积，瓦斯含量较大，瓦斯压力较高。

在遭断裂破坏和严重剥蚀的褶皱地区，由于背斜顶部煤层埋藏较浅，通达地区的断裂发育，

有利于煤层瓦斯的排放，因此背斜顶部较向斜槽部瓦斯含量较小，瓦斯压力较低。在遭受断

裂构造破坏地区，当张性，张扭性的断裂，或先期虽未压性或压扭，但后期转化为张性或张

扭性的断裂等通达地表时，起着排放瓦斯的作用，致使断层附近瓦斯含量减小，而压性，压

扭性断裂，尤其是那些局限于煤层附近，尚未通达地表的掩伏式压性，压扭性断裂起着封存

瓦斯的作用，致使断裂附近瓦斯含量增大。

煤层倾角大小对于瓦斯排放的难易程度也有影响。倾角平缓，相对瓦斯涌出量大，煤与瓦斯

突出可能性大；倾角较陡，相对瓦斯涌出量小，煤与瓦斯突出可能性小。

4、煤层的埋藏深度

在煤层露头附近，一方面由于煤层内的瓦斯逐步向大气排放，造成煤层瓦斯含量和压力

由深而浅降低；另一方面，由于空气和地下水不断向煤层内渗入，改变着瓦斯的原始成分，

形成瓦斯分化带。这种空气和瓦斯的长期缓慢交换，从而引起浅部瓦斯成分的带状分布。

5、地下水的活动情况

活动在煤层裂隙和孔隙中的地下水，不仅侵占了瓦斯的存储空间，排挤出部分游离瓦斯,

而且由于水对煤粒的吸附还削弱了煤对瓦斯的吸附能力，在地下水的不断循环过程中煤内瓦

斯逐步地被流水带走。因此，在其它条件相同的情况下，地下水活动强烈的矿井瓦斯含量较

低，地下水活动微弱的矿井瓦斯含量较高。

除了上述诸因素外，煤田的暴露程度、煤层的厚度变化，岩浆的侵入活动，以及地区的地质

发展史等都对煤层的瓦斯含量有直接的影响。在分析煤层瓦斯含量的影响因素时，要注意各

因素的异同，从中筛析出差异较大的因素。只有这样，才能正确阐明不同井田、同一井田不

同采区瓦斯含量差异的原因。

第四节影响煤与瓦斯突出的因素

一、煤层瓦斯含量和瓦斯压力

煤内瓦斯仅游离瓦斯显示压力，它和吸附瓦斯处于动平衡状态。如果外界压力突然减小，

吸附瓦斯可以迅速解吸，产生大量游离瓦斯，瞬时产生高压释放，破碎煤体和岩石。瓦斯含

量高，瓦斯压力大的煤层容易引起突出。

二、地应力

在研究煤与瓦斯突出的范畴内，地应力一般理解为采掘前方某一点所受的各向应力。它

包括地层的重力，由于采动引起的集中应力，以及地壳运动在岩石内积聚的构造应力。地应

力在煤与瓦斯突出中的作用，一方面使煤体产生位移和突然破碎，煤由静态变为动态；另一

方面影响煤体内部结构，特别是煤的吸附性和透气性，控制着瓦斯的赋存和运动。

三、煤体结构破坏程度

煤体结构是指煤层在构造应力作用下所形成的煤的构造结构。具有构造结构的煤称为构

造煤。目前，我国根据煤的裂隙发育情况、断口、光泽和手拭硬度等特征，将煤体结构按破

坏程度大小分为四类：依次为原生结构煤（I类）、破碎结构煤（II类）、碎粒结构煤（III类）

和糜棱结构煤（IV类）。

综上所述，在影响煤与瓦斯突出的三个主要因素中，高压瓦斯是突出的必要条件。没有

高压瓦斯，即使地应力再大，煤体结构破坏再严重，也不会发生突出。但是，要保持煤层中

的高压瓦斯，又必须有强大的地应力作用于煤层顶底板上才能保持平衡。因此，地应力是保

持高压瓦斯的前提条件。地层静压力、压性和压扭性的构造应力是适于地层中保持高压瓦斯

的地应力；张性和张扭性的地应力所造成的断裂构造，对附近煤和围岩起卸载作用，有利于

高压瓦斯的排放。因此，压性和压扭性应力曾经集中至今尚未松驰的地段，易于发生突出。

煤体结构遭受破坏是突出的有利条件。它削弱煤体强度，减少突出所需能量，所以突出常集

中出现在地质构造破坏带内。

第五节煤与瓦斯突出的一般规律

1、突出一般都发生在一定的深度以下。随着深度的增加，突出次数增加，强度增大，突出煤

层数增多，突出危险区扩大。

2、突出次数和强度随着煤层厚度，特别是软煤分层厚度的增加而增加。突出最严重的煤层往

往是最厚的主采煤层。

3、突出与地质构造的性质、型式和部位密切相关，特别是构造应力集中的封闭型构造突出危

险性大为增加。这些构造主要是指向斜轴部、向斜中的局部隆起、向斜与断层或褶皱交汇地

区，以及压性或压扭性断裂带、走向拐弯和倾角骤陡及煤层扭转地区、顶底板阶梯状凸起地

段等。

4、突出瓦斯的主要成分是沼气，个别为二氧化碳气。

5、突出与围岩的厚层和坚硬性可能有一定的关系。煤层顶底板层厚大、硬度高时，突出危险

性增大。

6、突出煤层通常具有的特点是力学强度低，软硬不均，透气性差，瓦斯放散速度较高，湿度

小，煤原生结构遭受强烈构造破坏，层理紊乱，揉皱和滑动镜面发育等等。

7、突出的动力作用方向大都是由上而下，突出危险性常随煤层倾角增大而增加。

8、突出与采掘形成的集中应力有关。

9、突出绝大多数发生在落煤时，尤其是爆破震动煤体，常为诱发突出的动力条件。

10、突出危险性最大，发生次数最多的是石门揭穿煤层的过程中，其间突出强度极高，危险

性极大。

11、突出一般有一定的预兆，主要是三个方面：在地压显现方面有煤炮