通防各工种培训之防突工培训教材

通防各工种培训之防突工培训教材

目录

目录1

第一章有关煤矿瓦斯防治的工作体系、法规、技术标准及集团公司相关规定

煤矿瓦斯防治工作体系2

1.1.2煤矿瓦斯防治的法规3

1.1.3煤矿瓦斯防治技术标准4

1.1.4淮北矿业瓦斯防治相关规定5

第二章煤矿防突工的职业特殊性及重要性6

第一节煤矿防突工定义及意义6

第三章煤与瓦斯突出基本知识8

第一节影响瓦斯赋存的地质条件8

第二节煤与瓦斯突出的类型、规律及预兆29

第三节煤与瓦斯突出的地质因素30

第四节瓦斯地质图的内容与作用32

第四章煤与瓦斯突出危险性预测35

第一节煤与瓦斯突出危险性预测的分类35

第二节区域突出危险性预测36

第三节工作面突出危险性预测37

第五章防治煤与瓦斯突出的技术措施45

第一节防治煤与瓦斯突出技术措施的原则45

第六章防治煤与瓦斯突出技术措施的效果检验56

第八章瓦斯基础参数和预测检验指标的测定70

第九章新设备、新工艺82

第十章煤矿主要灾害事故防治108

第十一章自救、互救与创伤急救112

第一章有关煤矿瓦斯防治的工作体系、法规、技术标准及集团公司相关规定

煤矿瓦斯防治工作体系

煤矿瓦斯综合治理工作体系是“通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位”。

它是煤矿瓦斯治理实践经验的概括总结，是我们对瓦斯治理规律认识的深化，是治

理防范瓦斯灾害的基本要求。

1.通风是基础

瓦斯客观存在于煤炭采掘生产过程中。矿井通风系统可靠稳定，采掘工作面有

足够的新鲜风流，瓦斯不积聚、不超限，就不会发生瓦斯事故。因此必须把矿井和

采掘工作面通风，作为重要的基础性工作来抓。

“通风可靠”的基础要求是：系统合理、设施完好、风量充足、风流稳定。

“系统合理”，就是要求矿井和工作面必须具备独立完善的通风系统，采区实行分

区通风，高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井、自然发火严重矿井的采区等，要设专用

回风巷，特别是严禁无风作业、微风作业和串联通风作业。“设施完好”，就是通

风机、风门、风桥、风筒、密闭等井上下通风设施完好无损，通风巷道保证有足够

的断面并保证不失修。“风量充足”，就是矿井总风量、采掘工作面和各种用风场

所配风量，必须满足安全生产的要求;风速、有害气体浓度等必须符合《规程》的

要求;严禁超通风能力组织生产。“风流稳定”，就是要按规定及时测风、调风，

保证采掘工作面及其他用风地点风量、风速持续均衡，局部通风机通风要符合《规

程》的要求，采用双通风机、双电源、能自动切换，保持连续均衡供风。

2.抽采是手段

瓦斯治理必须坚持标本兼治、重在治本。通过抽采，降低煤层中的瓦斯含量，

从根本上治理防范瓦斯灾害。因此要加大瓦斯抽采力度，提高瓦斯抽采率和利用率。

“抽采达标”的基本要求是：多措并举、应抽尽抽、抽采平衡、效果达标。

“多措并举”，即地面抽采与井下抽采相结合，因地制宜、因矿制宜，把矿井（采

区）投产前的采前抽采、生产过程中的采中抽采和老空区等采后抽采措施有机地结

合起来，全面加强瓦斯如采。“应抽尽抽”，即凡是应当抽采的煤层，都必须进行

抽采，把煤层中的瓦斯最大限度地抽采出来，降低煤层的瓦斯含量。“抽采平衡”，

就是要求矿井瓦斯抽采能力与采掘布局相协调、相平衡，使采掘生产活动始终在抽

采达标的区域内进行。“效果达标”，就是通过抽采，使吨煤瓦斯含量、煤层的瓦

斯压力、矿井和工作面的瓦斯抽采率、采煤工作面回采前的瓦斯含量达到《煤矿瓦

斯抽采基本指标》（以下简称《抽采指标》规定的标准。

工监测监控是保障

监测监控是防范瓦斯事故的保障性措施，必须做到监控有效。监测监控就是利

用先进的技术手段，及时掌握井下各作业的瓦斯浓度，在瓦斯超限等异常情况发生

时，及时采取措施、化解风险，杜绝事故。

“监控有效”的基本要求是：装备齐全、数据准确、断电可靠、处置迅速。

“装备齐全”，就是监测监控系统的中心站、分站、传感器等设备要齐全、装置设

置要符合规范要求，系统运作不间断、不漏报。“数据准确”，就是瓦斯传感器必

须按期调校，其报警值、断电值、复电值要准确，监控中心能实时反映监控场所瓦

斯的真实状态。“断电可靠”，就是当瓦斯超限时，能够及时切断工作场所的电源,

迫使停止采掘等生产活动。“处置迅速”，就是要制定瓦斯事故应急预案，当瓦斯

超限和各类异常现象出现时，能够迅速作出反应，采取正确的应对措施，使事故得

到有效控制。

4.管理是关键

必须做到管理到位。管理是企业永恒的主题，管理不到位，再完善的系统、再

先进的装备也难以发挥应有的作用。

5.“管理到位”的基本要求是:责任明确、制度完善、执行有力、监督严格。

“责任明确”，就是要任瓦斯治理和安全生产的责任细化，分解落实到没空各个层

级、各个环节和各个岗位，上至董事长、总经理和总工程师，下至作业现场的每个

职工，都要明确自己的具体职责。“制度完善”，就是要建立健全瓦斯防治规章

制度，把对各个环节、各个岗位的工作要求，全部纳入规范化、制度化轨道，做到

有章可循，并根据井下条件的变化和随时出现的新情况、新问题，不断修改、充实、

完善规章制度，不断改进和加强瓦斯治理的各项措施，使管理工作常抓常新，科学

有效。“执行有力”，就是要加大贯彻执行力度，在抓落实上狠下工夫。坚持从严

要求、一丝不苟，严格执行规章制度，严厉惩处违章指挥、违章作业、违反劳动纪

律的行为。落实岗位责任，实现群防群治。“监督严格”，就是要建立强有力的监

督机制，加强监督检查。煤矿各级干部必须切实履行安全生产职责，确保国家安全

生产法律法规、上级安全生产指示指令在各类煤矿得到切实认真的贯彻落实。

1.1.2煤矿瓦斯防治的法规

我国煤矿瓦斯防治工作必须遵守的法规主要包括《煤矿安全规程》和《防治煤

与瓦斯突出规定》，这两部法规是以国家安全生产监督管理总局局长令形式发布，

在我国法律框架体系中属部门规章。

1.《煤矿安全规程》简介

《煤矿安全规程》是我国煤矿安全生产技术、管理等方面最全面、最具体、最

权威的一部技术规章，是《中华人民共和国矿山安全法》和《煤矿安全监察条例》

等法律法规明确规定必须遵守的规程，也是实现煤矿安全生产的技术保障。2C10

年3月1日起施行的最新版本的《煤矿安全规程》，其中与矿井瓦斯相关的章节包

括：第二篇第二章通风和瓦斯、粉尘防治，分为通风、瓦斯防治和粉尘防治3节，

从第一百条到第一百五十六条。第二篇第三章通风安全监控，分为一般规定，安装、

使用和维护，甲烷传感器和其他传感器的设置3节，从第一百五十七条到第一百七

十五条。第二篇第四章煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出防治，分为一般规定，煤层突

出危险性预测和防治突出措施效果检验，区域防治突出措施，局部防治突出措施，

安全防护措施5节，从第一百七十六条到第二百一十四条。第二篇第四章防灭火，

分为一般规定，井下火灾防治，井下火区管理3节，从第二百一十五条到第二百五

十条。止匕外，在其他编章中也有部分涉及矿井瓦斯方面的内容，如第二篇第一章第

二节第六十八条中规定了采用放顶煤开采时必须遵守的防瓦斯、防火、防尘等方面

的要求。

2.《防治煤与瓦斯突出规定》简介

2009年5月14日，国家安全生产监督管理总局签署第19号令，颁布了《防

突规定》，该规定自2009年8月1日起实施。它的颁布实施，对防治煤与瓦斯突

出工作的重要作用表现为以下三个方面：一是规定作为部门规章，提升了法律约束

力，对防突工作有更大的推动作用；二是规定更加严格了区域防治措施，规定区域

措施不到位，不得进行采掘作业，对标本兼治、重在治本、源头防治煤与瓦斯突出

能起到重要的推动作用:三是更加突出了煤矿企业在防治煤与瓦斯突出工作中的主

体责任。

1.1.2.1其它法规

1.《国务院关于预防煤矿生产安全事故的特别规定》（国务院令第446号）

2.《国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知》（国发（2010）23号）

3.《国务院办公厅关于加快煤层气（煤矿瓦斯）抽采利用的若干意见》（国办发

(2006)47号)

4.《国务院办公厅转发发展改革委安全监管总局关于进一步加强煤矿瓦斯防治

工作的若干意见的通知》(国办发(2011)26号)

5.《国务院安委会办公室关于进一步加强煤矿瓦斯治理工作的指导意见》(安

委办(2008)17号)

6.《关于进一步加强煤矿瓦斯防治工作若干意见的通知》(国办发(2011)26

号)

7、《安徽省煤矿瓦斯综合治理与利用办法》(皖政办[2011]62号)

1.1.3煤矿瓦斯防治技术标准

2006年以来，国家安全生产监督管理总局以中华人民共和国安全生产行业标

准(AQ)的形式陆续发布了一批与煤矿瓦斯防治相关的技术标准,在推动煤矿瓦斯防

治技术进步,规范煤炭企业的行为，保障煤炭企业安全生产方面发挥了重要作用.主

要有以下标准：

《煤矿瓦斯涌出量预测方法》(AQ1018—2006),本标准规定了采用分源法与矿

山统计法进行矿山瓦斯涌出两预测方法。

《煤与瓦斯突出矿井鉴定规范》(AQ1024—2006),本标准规定了煤与瓦斯突出

矿井和突出煤层的鉴定方法、审批程序和报告内容等。

《矿井瓦斯等级鉴定规范》(AQ1025—2006),本标准规定了矿井瓦斯等级鉴定

的一般要求，鉴定方法和鉴定报告内容。

《煤矿瓦斯抽采基本指标》(AQ1026—2006),本标准规定了井工煤矿煤与瓦斯

突出煤层采掘工作面、瓦斯涌出量主要来自于邻近层或围岩的采煤工作面、瓦斯涌

出两主要来自于开采层的采煤工作面和矿井瓦斯抽采应达到的指标和测算方法。

《煤矿瓦斯抽放规范》(AQ1027—2006),本标准规定了建立矿井瓦斯抽采系统

的条件及工程设计要求、瓦斯抽采方法、瓦斯抽采管理及职责、瓦斯利用、瓦斯抽

采系统的报废程序，以及瓦斯抽采基础参数的测算方法、各类瓦斯抽采方法的抽采

率、瓦斯抽采系统监测参数的指标要求和瓦斯抽采工程有关计算方法，适用于井工

煤矿瓦斯抽采设计。

《保护层开采技术规范》(AQ1050—2008),本标准规定了煤矿保护层开采的一

般要求、规划、设计、瓦斯抽采、效果考察和区域消除突出危险性评价方法，适用

于井工煤矿煤(岩)于瓦斯突出矿井。

《煤矿瓦斯抽采达标哲行规定》

《煤矿瓦斯等级鉴定办法》

1.1.4淮北矿业瓦斯防治相关规定

1.《淮北矿业集团“一通三防”技术管理规定》

2.关于《安徽省煤矿瓦斯综合治理与利用办法》部分条款的具体实施意见

3.《防治煤与突出补充规定》

第二章煤矿防突工的职业特殊性及重要性

第一节煤矿防突工定义及意义

防突工属于特种作业人员，是指从事煤与瓦斯突出的预测预报、相关参数的收

集与分析、防治突出措施的实施与检查、防突效果检验工作的专职人员。

在煤矿生产过程中，防突工是同煤与瓦斯突出灾害事故做斗争的先兵。《关于

增设防突工工种的通知》《淮煤劳[2010]137号》中，明确防突工岗位系数2.4,

反映出公司对防突工重要性的认识。

1.防突工淮确测定的防突参数为矿井在选择区域性防突措施或局部性防突措施

提供科学依据，能为矿井减少很多不必要的投入。

2.防突措施在现场得到全面和有效的实施，不仅能够保证矿井采掘作业正常运

行，而且能够保证现场作业人员的安全，使矿井获得相当的经济效益。

3.防突工根据煤与瓦斯突出规律，在防突措施的实施和防突采掘工作面生产作

业的现场跟班中，及时发现突出预兆，撤离现场人员，有效地防止和减少伤亡事故

的发生。

4.防突工根据现场资料的收集、整理、分析和经验的积累，能够了解和掌握煤

矿顶板管理、通风瓦斯事故的处理方法和措施，为从事煤矿安全生产管理工作提供

了有利条件。

第二节煤矿防突工岗位责任制

1.负责实施突出煤层区域验证、石门揭煤、采掘工作面突出危险性预测和效果

检睑中突出参数测定工作。

2.负责掌握煤层赋存、地质构造及防突措施在现场落实情况，建立台帐，遇突

出预兆立即停止作业。

3.负责填报防突预测和效果检验单，参与收集、整理瓦斯基础资料。

4.负责突出参数仪器的保养管理工作。

5.负责防突抽放钻孔检查验收工作，熟悉防治煤与瓦斯突出措施，确保钻孔按

设计施工到位。

6.填写钻孔收尺表，遇到钻孔遇到地质构造、煤层异常、喷孔等情况，及时向

本单位汇报。

7.参与填绘钻孔竣工图，不断提高工作技能。

第三节煤矿防突工职业道德及安全职责要求

2.3.1防突工的职业道德

1.事业心强。热爱燥矿工作，热爱防突工作组，有为煤矿安全生产奉献的精神。

2.法制观念强。遵守安全生产法律法规和规章制度，服从领导，听从安排，能

坚持原则，敢于向违章违纪做斗争。

3.安全意识牢固。了解和熟悉安全生产法律法规的规定，坚持“安全第一，预

防为主”的方针，关爱员工生命，关注煤矿安全。

4.专业技术水平高。了解和熟悉本工种和相关专业基本知识，熟悉掌握本工种

的操作技能，能够独立处理和解决本工种范围内的事故隐患和疑难问题。

5.工作作风好。工作认真负责、积极肯干。不怕困难、不怕艰苦，具有强烈的

责任心。

2.3.2防突工的权利和义务

1.发现瓦斯超限、积聚、有害气体超过规定等严重隐患或发现突出动力现象的

预兆时，有权停止作业并撤出现场所有人员。

2.在作业现场，对可能导致瓦斯爆炸、顶板垮塌、冒顶等重大事故的工作和行

为，有权拒绝接受和制止。

3.有权拒绝任何人违章指挥，有权制止任何违章作业。

4.对忽视职工生命和健康的错误决定和行为，有权提出批评和控告。

5.对危害安全生产的行为，有权提出批评、检举和控告。

6.遵守安全生产法律法规和企业规章制度，遵守劳动纪律。

7.积极参加技术革新活动，提出安全合理化建议，不断改善施工作业环境。

8.及时反映、处理危险情况，积极参加事故抢救。

第三章煤与瓦斯突出基本知识

第一节影响瓦斯赋存的地质条件

在煤化过程中产生的瓦斯，只要其中的一部分被保存下来。不同煤田、不同矿

区、不同井田、不同采区甚至同一采区的两翼、同一煤层的不同部位的地质条件不

同，保存的瓦斯数量也不同。

瓦斯的形成和保存、运移与富集同地质条件有密切关系，并且受到地质条件的

制约。影响瓦斯赋存的地质条件、主要有煤的变质程度煤系特征、煤层围岩的透气

性、地质构造、地下水的活动和岩浆活动等。

3.1.1煤的变质程度的影响

成煤的第二阶段为由泥炭变为煤的煤化作用，包括成岩作用和煤的变质作用。

这一阶段在以温度和压力为主的物理化学作用下，泥炭经褐煤、烟煤转变为无烟煤。

随着煤的变质程度由低到高，产生的瓦斯量逐渐增多，煤的气体渗透率下降，煤对

瓦斯的吸附能力呈现有规律的变化。因此，瓦斯含量是从褐煤到长焰煤呈降低的趋

势;而长焰煤至烟煤是逐步升高的趋势，到无烟煤阶段达到最大值;从无烟煤到超无

烟煤显著下降，瓦斯含量很小，到石墨时为零。

3.1.2煤系特征的影响

煤系及其基底和盖层特征的不同，瓦斯赋存和排放的条件不同。煤系形成时的

古地理环境是瓦斯赋存的地址历史条件，不同煤系的现代分布反映了瓦斯赋存的区

域性特点。具体影响是：

煤系地质厚度、煤系的含煤性等关系到瓦斯的原始赋存特征。一般情况下煤系

底层越厚，含煤性越好，瓦斯含量越高，因此，聚煤中心可能是瓦斯含量较高的部

位。

在同一地区，一般煤系时代老的（如古生代煤系）较煤系时代新的（如中、新生

代煤系）瓦斯含量高。例如：山东省有3套煤系地层，其中石炭二叠纪煤系时代老,

覆盖层厚，含煤层较多，埋藏较深，故瓦斯含量高，最大值平均值

4.93m3/t;

而下中侏罗纪煤系和早第三纪煤系时代新，盖层厚度小，含煤层数小，埋藏相

对浅，故瓦斯含量低，只有0.86〜1.27m3/t左右。

煤系盖层和煤系基底情况。影响到煤系去气作用的性质，也就是说决定着己生

成的瓦斯是保存还是逸散的问题。一般盅层厚度大、坚硬致密、透气性差者（如泥

岩、页岩），对瓦斯起保存作用；而厚度小、疏松、裂隙发育、透气性好的盖层和基

底，则易使瓦斯逸散。这里起决定作用因素的是它们的透气性能。

煤系的暴露程度和风化剥蚀程度与瓦斯含量有关。在其他条件相似情况下，盖

层、煤系和基底在地表大面积暴露者，或煤系地层受大面积冲蚀作用者，瓦斯含量

小，因为大量瓦斯已沿地表通道逸散。

凡煤系地层中，地下水补给来源充分、各含水层之间水力联系较好、富水性较

强、活动性较大者。一般瓦斯含量小。

3.1.3煤层特征的影响

煤层厚度较大，瓦斯含量越高，厚煤带一般也是瓦斯富集带，煤包往往也是瓦

斯包。这是因为，煤层剧烈变化，破坏了瓦斯在煤层中均衡状态，从而促进了瓦斯

在运移和变化;煤层分岔处容易集中瓦斯，易引起突出。因为当煤层围岩是屏障层

时，在分岔处构造应力必然会改变方向，而导致应力集中，形成较大的瓦斯内能；

当煤层受到结构应力时，可使煤的原生结构构造受到破坏，形成构造煤，破坏程度

由弱到强，瓦斯含量逐渐增高;煤层埋藏深度。瓦斯有分带现象，在瓦斯风化带以

下，所有煤层的瓦斯含量、涌出量及瓦斯压力都随深度有规律的增加。

煤层透气性对保存煤层瓦斯亦有较密切的关系。煤层瓦斯在煤层围岩完全封闭

型条件下，煤层瓦斯保存程度取决于煤层本身的透气性。煤层对于瓦斯的流动阻力

称煤的透气性。透气性低的煤层，由于瓦斯在煤层中运移、放散很困难，所以有利

于瓦斯保存，因而瓦斯含量达、压力高;反对则不利于瓦斯保存，因而瓦斯含量小、

压力低。而煤的透气性与煤的变质度及煤的结构、微空隙发育程度等因素有关。

3.1.4煤层围岩透气性的影响

围岩指煤层顶底板岩石，它对保证瓦斯具有决定作用。当围岩透气性很差，煤

层中的原始瓦斯含量很难通过围岩向外运移、逸散，对煤层瓦斯可起保存作用;反

之，如煤层围岩透气性好，有利于煤层瓦斯通过围岩向外运移、逸散，煤层中的原

始瓦斯含量就难以得到夕艮好的保存。而透气性又与顶底板岩石的组成、结构、胶结、

裂隙情况等有关。

3.1.5地质结构影响

对于煤层顶底板岩石透气性小的煤田或矿井，煤层中的瓦斯含量很大程度上取

决于地质构造。在地质沟造作用下，煤最容易产生运移和变化，从而影响到煤中瓦

斯的保存和排放，往往一个地区的构造分区也是这一地区的瓦斯分区。地质构造对

瓦斯的最终分布常常起着主导作用。

地质构造是地壳运动的产物。原始沉积岩层在地壳运动引起的地应力作用下，

发生变形或变位，形成褶皱和断裂等构造形迹，称为地质构造。

一、岩层产状的概念

岩层在地壳中的空间位置和产出状态，称为岩层的产状。

岩层最初沉积成岩时的产状称为岩层的原始产状。在构造运动强烈地区，岩层

还会倒转（图4-1）。

图4T不同产状的岩层示意图

（a）水平岩层；（b）倾斜岩层;（c）直立岩层；（d）倒转岩层

P、C、D、S一地层代号

二、岩层产状要素

岩层的产状要素就是确定岩层在地壳中的空间位置的几何要素。通常用岩层面

的走向、倾向和倾角来表示。

1.走向

走向表示岩层在空间中的水平延伸方向。岩层面与水平面的交线称为走向线。

（图4-2的AOB）走向线两端所指的方向，即走向线与地球子午线的夹角为岩层的走

向。二者相差180°,通常以其NE或NW端的方位来表示。

2.倾向

倾向表示岩层的倾斜方向，倾斜平面上与走向线相垂直的直线称为倾斜线。

（图4-2中的ON）,倾斜线的水平投影线称为倾向线（图4-2中的0N'）,倾向线与

子午线的夹角为倾向。岩层倾向有真倾向和视倾向之分，垂直于走向线所引的层面

倾斜线，其水平投影线所指岩层卜.倾方向为真倾向;不垂直于走向线所引的层面倾

斜线，其水平投影线所指岩层下倾方向为视倾向。视倾向有无数个，而真倾向只有

一个方向，且与走向垂直。

3.倾角

倾角表示岩层的倾斜程度，它是岩层层面与水平面的夹角（图4-2中的a角）,

由于倾向有真、视之分，因此，倾角亦有真倾角和视倾角。真倾角是指在真倾向方

向.上层面与水平面的夹角；视倾角则是指视倾向方向上层面与水平面的夹角。视倾

角有无数个，真倾角只有一个，而且恒大于视倾角。

真倾角与视倾角之间有如下的关系（图4-3）：

tgB=tgacos3或tgB=tgasinr

从上述关系式可知：当Ns=0°时，cos3=l,则tga=tgB,Na=NE.表

示剖面方向垂直岩层走向。当N3二90。时，cosw=0,则tgB=O,Z3=0°,表

示剖面的方向与岩层走向相一致。

在斜交岩层走向的剖面图上，则应绘制相应剖面方向的视倾角。关于真倾角

和视倾向的换算可直接杳阅倾向换算表。

三、岩层产状的测定和表示方法

（一）地质罗盘

地质罗盘是地质工作者经常使用的一种轻便仪器。在野外或煤矿井下，常用

地质罗盘测定方向和测量岩层及煤层的产状要素。地质罗盘的构造如图4-4所示。

（三）岩层产状的表示方法

1.方位角记录法

方位角记录法是以正北方向为0°,按顺时针方向将坐标方位分为360。，正

东方向为90°,正南为180°,正西为270。，正北为360°与0°的重合（图4-

7a）o此法只记倾向和倾角，如135°N30°,前面是倾向方位角,后面是岩层倾

角。倾向方位角加或减90°,均为走向，即表示岩层的走向为45°或225°,倾

向为135°,倾角为30°。此种记录法是目前常用的方法。

2.象限角记录法

象限角记录法是地球子午线的南、北两端为0,，东、西记为90°（图4-7b）,

当岩层走向为北偏东或南偏西45。，向南东倾斜。倾角25。时，记录为

N45uEZ25VSE或者S45"WZ25USE。

图4-8褶皱与褶曲剖面示意图

（二）褶曲的基本形式

褶曲的基本形式可分为两种，即背斜和向斜。

1.背斜

背斜是岩层向上弯拱的褶曲，核部是老岩层，两侧是新岩层，且对称重复出现,

两翼岩层一般相反倾斜:图4-9a）o

2.向斜

向斜是岩层向下弯拱的褶曲，核部是新岩层，两侧是老岩层，且对称重复出现,

两翼岩层一般相对倾斜【图4-9b）o

（三）褶曲要素

为了描述褶曲在空间的形态和特征，将它的各个部位分别规定了一个名称。总

起来称为褶曲要素。或者说褶曲要素是褶曲的基本组成部分及其相互关系的几何要

素（图4-10）o

a一一直立褶曲b一一斜歪褶曲c一一倒转褶曲

纵剖面上的形态分类：水平褶曲、倾伏褶曲（图4-13b）

图4-14短轴褶曲示意图图4T5穹窿与构造盆地示意图

a——短轴背斜b——短轴向斜a、穹窿b、构造盆地

三、褶皱构造的观测与研究

褶皱构造的观测与研究包括查明褶皱的存在、褶皱的位置、延伸方向和褶皱的

类型以及对煤矿生产的影响等。

（一）查明褶皱的存在，确定褶皱类型

在构造简单的矿井，主要根据岩层产状，岩层层位来确定褶皱的存在。如果同

一岩层对称重复出现，相对倾斜为向斜，相反倾斜为背斜（图4-16）。在构造复杂

的矿井，褶曲紧凑，岩层倾角较大，岩层容易倒转。观测的方法主要是依据岩层层

序和岩层新老关系来确定，而岩层产状只能作参考」如图4T7所示，某矿巷道揭

露的岩层产状为同一方向倾斜，沿倾斜方向同一层位重复出现，中间地层老，两翼

新，为一倒转背斜。

图4-16石门掘进中确定褶皱的存在（据刘志刚）图4T7根据石门巷道中岩层

层序标志确定等斜褶曲

（二）确定褶皱的位置和方向

1.褶皱轴位置的确定

一般情况下根据巷道中所见岩层的产状和层间距，用作图法推断褶曲轴的位置。

对于下部拟开采的煤层可用上部已揭露的资料用下延推断法确定褶皱轴的位置（图

4-18）o

图4T8下延推断法确定褶皱轴位置图479煤巷掘进法确定褶曲轴

当煤矿生产需要准确的掌握褶曲轴的位置、标高等参数时，就需采用巷探和钻

探方法。如沿煤层走向掘进的水平煤巷出现转弯而呈“U”型展布时，那么巷道的

转弯部位即为倾状褶曲的轴部（图4T9）。

2.褶皱轴方向的确定

褶皱轴方向可采用实测法和作图法来确定。对于小型褶皱，当石门巷道两壁都

有褶皱轴部出露时，在两壁褶皱轴相同标高位置拉测绳，用罗盘测量其方向，即为

褶皱轴向。对于中型褶皱需在煤矿水平切面图匕根据不同巷道揭露的褶皱轴位置

将它们连接起来，即可确定褶皱的延伸方向。

（三）褶曲内部小构造的研究

褶曲内部小构造是指褶皱岩层在受力变形过程中派生出来的次级构造。如层面

擦痕、层间小褶皱、小断裂等。层面擦痕是岩层受力发生弯曲变形时，上、下岩层

沿层面进行剪切滑动，在层面上留下的许多摩擦痕迹。在褶曲枢纽近于水平的部位,

层面擦痕方向与枢纽近于垂直，在枢纽倾伏部位，层面擦痕方向与枢纽斜交。

层间小褶皱又称拖拉褶皱，它是一种不对称的小褶皱，多发育在两层坚硬岩层

之间的软岩层中，这是由于主褶曲在形成过程中，相邻岩层中的上部岩层相对向上

滑动，而下部岩层相对向下滑动所产生的力偶作用下形成的（图4-20）。这种褶皱

主要发育在主褶曲的翼部;基轴线与主褶曲轴近于平行，轴面与岩层面斜交，二者

的锐夹角尖端指向相邻岩层相对滑动方向。由此可见，新岩层向背斜转折端滑动，

老岩层向向斜的轴部滑动。在正常情况下，小褶曲轴面倾角大于岩层倾角，在岩层

倒转情况下，小褶曲轴面倾角小于岩层倾角。由此可以确定背斜和向斜的位置，恢

复褶皱形态（图4-21）。

图4_20层间小褶皱示意图图4-21利用层I可小褶皱确定

（图中箭头表示顺层滑动方向）主褶曲形态示意图

（四）褶皱的形成作用

褶皱的形成是一个十分漫长而又复杂的过程，受到多种因素的影响，根据观察

和模拟实验，褶皱的形成主要与力的作用方式、变形环境、岩石力学性质及岩层厚

度等因素有关。一般根据力对岩层的作用方式，将褶皱的形成作用分为纵弯褶皱作

用和横弯褶皱作用。

纵弯褶皱作用是作用力顺层面发生挤压，使岩层失稳弯曲而形成褶皱。按变形

方式又可分为弯滑褶皱和弯流褶皱作用。弯滑褶皱作用是指岩层在水平挤压力作用

下，通过层间滑动而发生的弯曲变形（图4-22）。弯流褶皱作用是指岩层发生弯曲

变形时，不仅有层间滑动，而且还有显著的顺层物质流动。流动方向通常从挤压力

较大的翼部流向挤压力小的转折端，塑性岩层在翼部变薄，在转折端加厚，容易形

成顶厚褶皱（图4-23）。煤系地层在形成褶皱时，煤层容易产生塑性流动，往往从

翼部挤向转折端，从而变煤层厚度发生变化。

图4-22弯滑褶皱作用图4-23弯流褶皱作用

a-弯曲前;b弯曲后

横弯褶皱作用是岩层受到与层面垂直的作用力而发生褶皱。横弯褶皱是由地壳

局部升降，基底断块的垂直运动，岩浆侵入顶托和岩盐的底辟作用引起岩层的弯曲

（图4-24）。与纵弯褶皱作用相比较，这种褶皱作不是较为次要的。

图4-24横弯褶皱的几种模式

a一地壳局部升降;b一基底断块的垂直运动；

c一岩浆侵入顶托;d一岩盐底辟。

第三节断裂构造

岩层受力后产生变形，当应力达到或超过岩层的强度极限时，岩层的连续完整

性遭到破坏，在岩层一定部位和一定方向上产生的破裂称为断裂构造。根据岩层破

裂面两侧岩块有无明显位移，可将断裂构造分为节理和断层。

一、节理

岩层断裂后，两侧岩块未发生显著位移的断裂构造称为节理，乂叫裂隙。节理

的破裂面称为节理面。它的形态可以是平直的，也可以是弯曲的。节理面的产状有

直立的、倾斜的或水平的。运用地质罗盘可以测定其走向、倾向和倾角。

通常把同一时期形成的，具有同一力学性质的，且相互平行或大致平行的一组

节理，称为节理组。把同时期具有成因联系的两个或两个以上的节理组称为节理系。

节理的成因分类：原生节理、次生节理（根据力的来源和作用性质不同，又可.

分为构造节理和非构造节理。）

节理的力学性质分类：张节理、剪节理。

图4-25断层旁侧的节理图4-26褶皱产生的关节理示意图

1一纵张节理;2—横张节理

（二）节理的识别标志

1.张节理的识别标志

（1）节理面粗糙不平，常张开，易被矿脉充填呈楔状、扁豆状或其它不规则形

状。

（2）产状不稳定，延伸不远，单条节理短而弯曲，绕砾石而过（图4-27）。

（3）组合形态常呈不规则的树枝状，有时呈雁行排列，有时追踪张节理发育而

呈锯齿状（图4-28）。

（4）尾端变化呈杏仁状结环和树枝状多级分叉（图4-29）

图4-27砾岩中的张节理和剪节理

1一张节理;2—剪节理图4-28追踪张节理

2.剪节理的识别标志

（1）节理面平直光滑，通常是闭合的，有时被矿脉充填。

（2）产状稳定，沿走向和倾向延伸较远，常切穿岩层中的砾石，岩脉或结核（图

4-27）

（3）组合形态常成组出现，往往等距排列，两蛆发育常组成X型共扼节理系（图

4-30）o有时一条剪节理由许多相互靠近，首尾邻接的细微羽裂组成（图4-31）,

（4）尾端变化呈菱形结环、转折、分叉（图4-32）。

图4-29张节理的尾端变化图4-30两组剪节理羽列现象

（社）树枝状分叉，（b）杏仁状结环

图4-31湖北黄陵背斜南部图4-32剪节理的尾端变化

灰岩中剪节理羽列现象素描图

二、断层

岩层受地应力作用后发生破裂，在力的继续作用下，两侧岩块沿破裂面发生显

著相对位移的断裂构造称为断层。

（一）断层要素

为了描述断层的空间形态和性质，将断层的各个基本组成部分冠以一定的名称。

这些断层的基本组成部分，称为断层要素。

1.断层面

断层的破裂面称为断层面（图4-33）,断层面的形态有平直的，也有舒缓波状

的，断层面的产状有直立的，也有倾斜的，可以用走向、倾向和倾角三要素来表示。

有的断层找不到一个完整的断层面，而是一个断层破碎带。破碎带的宽度一般

为数十厘米至数十米。

2.断盘

断层面两侧相对位移的岩块称为断盘。相对上升的岩块称为上升盘;相对下降

的岩块称为下降盘。当断层面倾斜时，位于断层面上方的岩块称为上盘;位于断层

面下方的岩块称为下盘（图4-33）。当断层面直立时，则无上、下盘之分，可根据

断盘所处的方位来命名，如断层走向南北，位于断层西侧的称为西盘，东侧的称为

东盘。

3.断层线

断层面与地面的交线称为断层线。若地面平坦断层线的方向代表断层的走向。

若地面起伏不平，断层在地表的出露线就不能反映断层的延伸方向。断层线有时呈

直线，有时呈曲线，主要取决于断层面的形状及地形起伏情况。

断层面与煤层面的交线称为断煤交线，断层面与上盘煤层面的交线，称为上盘

断煤交线，与下盘煤层面的交线称为下盘断煤交线（图4-34）o

图4-33断层要素示意图图4-34断煤交线示意图

a—正断层b一逆断层

1一上盘断煤交线;2一下盘断煤交线;3—煤层底板等高线

（二）断距

断层两盘同一岩层面相对位移的距离称为断距。断距可.反映断层规模大小，它

对煤矿生产影响极大。通常，断距是根据不同方向剖面上岩层或煤层被错开的相对

位置来确定的。

在垂直于岩层走向的剖面上可测得的断距有：

地层断距：指断层两盘上同一岩层面被错开的垂直距离（图4-35HO）

水平地层断距：指断层两盘上同一岩层间被错开的水平距离（图4-35Hf）

铅直地层断距：指断层两盘上同一岩层面被错开的铅直距离（图4-35Hg）。

在矿山开采中，为设计竖井和平巷的长度，还常常采用落差和平错这类断距术

语。

落差：指垂直于断层走向的剖面上断层两盘同一煤层或岩层面对应点的标高差

（图4-36ab）

平错：指垂直于断层走向的剖面上断层两盘同一煤层或岩层面对应点的水平距

离（图4-36bc）。需要指出，同一条断层的断距沿断层的走向和倾斜方向均可能发

生变化，要尽可能地在断层的不同部位多测一些数据，以便弄清断距的变化情况。

图4-35断距示意图图4-36落差、平错示意图

[1。一地层断距;Ilf一水平地层断距;Hg一铅直地层断距ab落差;be一—平错

（三）断层分类

1.根据断层两盘相对位移方向分类

（1）正断层。上盘相对下降，下盘相对上升的断层称为正断层（图4-37a）。

（2）逆断层。上盘相对上升，下盘相对下降的断层称为逆断层（图4-371））。

通常又将断层面的倾角大于45°的逆断层称为冲断层;断层面倾角在45°〜25。

之间的逆断层，称为逆掩断层;断层面倾角小于25c的逆断层称为辗掩断层。

（3）平移断层。两盘岩块沿断层面作水平方向相对移动的断层称为平移断层（图

4-37c）o

2.根据断层走向4岩层走向关系分类

（1）走向断层。断层走向与岩层走向平行或基本平行称为走向断层（图4-38a）o

（2）倾向断层。断层走向与岩层走向垂直或基本垂直称为倾向断层（科4-38b）o

（3）斜交断层。断层走向与岩层走向斜交称为斜交断层（图4-38c）。

图4-37断层位移分类图4-38断层儿何关系分类

a—正断层b一逆断层定c—平移断层a—走向断层b一倾向断层c—斜交断

层

（四）断层的组合型式

断层可以单条发育，也可以成群出现，由多条断层排列成一定的组合型式。常

见的组合型式如下：

1.地堑和地垒

地堑是指两条以上的走向大致平行，具有共同的下降盘的断层组合（图4-39a）,

地垒是指两条以上的走向大致平行的断层，具有共同的上升盘的组合型式（图4-

39b）o地堑和地垒一般是由于正断层组成，但也可以由逆断层组成。

图4-39地堑和地垒示意图

a—地堑b—地垒

2.阶梯状构造

阶梯状构造是由数条产状大致相同的正断层组成。从剖面上看，各个断层的上

盘向同一方向依次下降，使岩层或煤层成阶梯状（图4-40）。

图4-40阶梯状构造示意图图4-41叠瓦状构造示意图

3.叠瓦状构造

叠瓦状构造是由数条产状大致相同的逆断层组成，其上盘均向同一方向依次逆

冲形成（图4-41）o

（五）断层标志

断层标志是确定断层存在的依据。断层的标志很多，可分为直接标志和间接标

志，归纳起来主要有以下几个方面：

1.煤、岩层不连续

在野外或井下发现煤、岩层突然中断或错开，并与其它岩层相接触，这是断层

存在的直接标志（图4-44）。

图4-44巷道中断层的识别图4T5构造不连续

2.构造不连续

褶皱轴线或早期存在的断层等在延展方向上突然中断、错开，造成构造不连续

现象，这是横断层或斜交断层存在的标志（图4-45）°

3.煤、岩层的重复与缺失

一般走向正断层或逆断层可造成煤、岩层的重复或缺失（图4-46）。由于断层

位移类型不同，断层与岩层的倾向、倾角不同，会造成六种基本的重复和缺失情况

（表4-1与图4-46中的a,b,c,d,e,f是相互对应的）°

、

4.断层面的擦痕与阶步

擦痕是断层面两侧的岩块发生位移时相互摩擦而形成的痕迹（图4-47）o擦痕

由粗而深的一端向细而浅的一端，摸之有光滑感觉。此方向反映对盘的滑动方向；

反之有粗糙感，表示本盘的滑动方向。

阶步是发育在断层面上的一种小陡坎，其高度一般不超过数亳米，延伸方向大

致与擦痕的延伸方向垂直（图4-47）o阶步是断层两盘滑动过程中一次停顿间歇或

局部阻力差异而形成的，小陡坎指向断层对盘相对滑动方向°

5.断层角砾岩和断层泥

在断层破碎带中，由于岩石受到强大压力作用而破碎成大小不等的岩石碎块，

经过碎屑基质胶结后，形成断层角砾岩（图4-48）。在泥质岩或煤层的断面上，常

夹有被磨得很细的泥称为断层泥。断层角砾岩和断层泥都是岩层错动形成的产物，

可作为确定断层存在的标志。

6.其它标志

由于断层的影响，使山脊突然错开，地貌上形成悬崖峭壁。有的断层破碎带

有泉水涌出，泉点呈串珠状分布。在矿井巷道接近断层时，往往有滴水、淋水或涌

水现象等等。

1.断层的影响

地质构造中的断层破坏了煤层的连续完整性，使煤层瓦斯排放条件发生了变化。

有的断层有利于瓦斯排放，也有的断层对瓦斯排放起阻挡作用，成为逸散的屏障。

前者称开放性断层，后者为封闭性断层。

此外，断层的空间方位对瓦斯的保存、逸散也有影响。一般走向断层阻隔了瓦

斯沿煤层倾斜方向的逸散，而倾向和斜交断层则吧煤层切割成互不联系的块体。

不同类型的断层，形成了不同块段的构造边界条件，对瓦斯的保存、排放有不

同的影响。

2.褶曲的影响

巷道中所见的小型褶曲，一般对瓦斯含量影响不大，有影响的主要是大中型褶

曲。

矿井范围之内的中型褶曲，其瓦斯含量有两种情况：封闭条件好的，背斜较向

斜瓦斯含量高；在封闭条件差透气性较好的情况下，向斜部位瓦斯含量较高。

矿井或矿区规模的大型向斜埋藏深度大，倾角平缓的煤层较倾角陡的煤层瓦斯

含量大。因为前者瓦斯运移路线长，阻力大，去气难，后者则相反。

3.1.6地下水活动的影响

地下水与瓦斯共存于煤系及围岩之中，他们的共性是均为流体，运移和赋存都

与煤、岩层的空隙、裂隙、通道有关。由于地下水的运移，一方面驱动着裂隙和空

隙中瓦斯的运移，另一方面又带动了溶解于水中的瓦斯一起流动。因此，地下水和

瓦斯占有的空间是互补的，这种相逆的关系，表现为水大地带瓦斯小，水小地带瓦

斯大。因此。水气运移和分布特征，可以作为认识矿床水文地质条件和瓦斯地质条

件的共同规律而应用。

3.1.7岩浆活动的影响

岩浆侵入煤系煤层及煤、岩层产生膨裂及压缩，岩浆的高温烘烤，使煤层被破

坏，不但使煤的变质程度升高，同时也给生产带来困难。

第一节煤与瓦斯突出的类型、规律及预兆

煤（岩）与瓦斯突出简称突出，是在地应力和瓦斯的共同作用下，破碎的煤、

岩和瓦斯由煤体或岩体内突然向采掘空间抛出的异常动力现象。抛出煤岩从几吨到

上万吨，瓦斯从几百立方米到上百万立方米，并可能诱发瓦斯爆炸，产生更大的灾

难。

3.2.1煤与瓦斯突出类型

煤与瓦斯突出，按照不同的分类标准，有不同的划分结果。如按突出机理分类

为：煤与气体突出，即煤与甲烷、煤与二氧化碳突出；岩石与气体突出，即岩石与

甲烷、岩石与二氧化碳突出。按动力现象的力能特征分类，可分为突出、压出和倾

出：按动力现场的强度分类，可分为小型突出、中型突出、次大型突出、大型突出、

和特大型突出；按突出危险程度分类，可分为突出煤层、突出矿井、突出危险区和

无突出危险区、突出危险工作面和无突出危险工作面。

3.2.2突出一般具有以下规律

⑴随着开采深度的增加，突出的危险性增大。主要表现为突出次数增多、突出

强度增大、突出煤层增多和突出危险区域扩大。

⑵突出次数和突出强度随着煤层的厚度，特别是软分层的厚度增大而增大，突

出最严重的煤层往往是最厚的主采煤层。

⑶突出的气体主要是甲烷，少数情况是二氧化碳。

⑷煤体破坏程度越严重，煤电硬度越小，突出危险性越大。一般情况，煤层增

厚时容易突出，合层时也容易突出。

⑸由上向下的突出较多，由下而上的突出极少。突出的危险性随着煤层倾角的

增大而增加。

⑹突出多发生在地质构造附近，如断层、褶曲、扭转和火成岩侵入区附近。90%

以上的突出（石门突出除外）发生在向斜轴部、扭转地带、断层和褶曲附近。

⑺突出多发生在集中应力区，如巷道的上隅角，相向掘进工作面接近区域，煤

层留有煤柱的相对应上、下方煤层处，回采工作面的集中应力区内掘进等等。

⑻大多数突出发生在放炮和落煤工序。放炮后没有立即发生的突出，称延期突

出。延迟的时间由几分钟到十几分钟，它的危害性更大。

⑼突出发生在掘进工作面较多，回采工作面较少。

⑩突出与煤层的瓦斯含量和瓦斯压力之间没有固定的关系。瓦斯压力小，含量

小的煤层可能发生突出；压力高，含量大的煤层也可能不突出。因为突出是多种因

素综合作用的结果。但值得注意的是，我国30处特大型突出的煤层瓦斯含量都大

于20m3/1o、

(11)突出煤层的顶底板透气性越差，越有利煤层的瓦斯储存，其突出危险性越大。

⑫突出前常有预兆。

3.2.3煤和瓦斯突出前预兆

突出具有声预兆和无声预兆：

1.有声预兆

⑴响煤炮。在煤层内发生像机关枪、炮击声。

⑵突出压力显现声。支柱来劲，发出咔咔的响声，或发出劈裂折断的响声，手

摸煤璧能感到冲击和震动；有煤岩层的破裂声；有时会听到气体穿过含水裂缝时的

“吱吱”声等。

无声预兆

⑴压力增大。顶板来压，片帮、掉偷、煤壁向外鼓，煤岩自行剥落。

⑵煤层发生变化。层理紊乱、变软，暗淡无光，煤层粉碎，煤质干燥。

⑶瓦斯及温度变化。瓦斯涌出异常，忽大忽小，煤尘增大，气味异常，发闷，

打钻时打喷煤、喷瓦斯，煤壁发冷，气温下降等。

应当指出的是，上述预兆，并不是在每次突出前都提前出现，而是仅仅出现一

种或几种。

第三节煤与瓦斯突出的地质因素

煤与瓦斯突出是煤矿井下生产过程中发生的一种极其复杂的动力现象，是煤矿

中的一种非常严重的自然灾害。影响煤与瓦斯突出的地质因素主要包括突出煤系

和突出煤层的基本特性、煤层瓦斯含量和瓦斯压力、地应力、煤体结构、地质构造

类型。

3.3.1突出煤层的赋存情况

从发生煤与瓦斯突出矿井统计资料分析，煤与瓦斯突出的发生既有煤层群的矿

井，也有单一煤层的矿井。煤层的赋存情况非常复杂，既有急倾斜煤层，也有倾

斜和缓斜煤层；既有薄煤层，也有中厚煤层和厚煤层。在同一矿井煤层倾角和厚

度的变化较大。从煤层的赋存情况及区域地质构造来看，突出煤层分布在石炭纪、

二叠纪及侏罗纪等煤系地层中，但以晚二叠纪的龙潭煤系占多数。与聚煤时期或

成煤后期的构造运动相联系，在一个较大的区域，由于挤压作用、压扭作用，使

地层内部的地应力处于紧张状态，未能得到释放，从而使煤层内的瓦斯不易释放，

使得煤层内的瓦斯含量高。正断层一般是煤（岩）层受到张应力或张扭应力的作

用而形成的，而煤层的正断层则是煤层在挤压过程中转化的局部张应力形成的。

正断层虽然给瓦斯的赋存提供了一定的空间，瓦斯体积有所增加，但煤层内的瓦斯

含量及瓦斯压力不会增加。当采掘活动经过该正断层时，煤层瓦斯的涌出量会有

一定程度的增加，但发生煤与瓦斯突出的可能性不大。

3.3.2断层、褶皱和煤与瓦斯突出的关系

逆断层是煤（岩）层受到压应力或压扭应力的作用而形成的。此类断层附近的

煤层受到不同程度的挤压、揉搓，使得煤体的原生结构和构造受到不同程度的破坏,

这种破坏作用往往使得整个煤层或煤层的分层出现大量的带有微孔裂隙的粉煤，使

煤的比表面积增加数倍。而这些微孔隙的透气性能极低，同时构造挤压产生的压应

力和剪应力又使其发生动力变质作用，产生大量变质增生游离瓦斯,进入煤层微孔隙

和构造裂隙中。煤体强度又随着吸附瓦斯量的增加而降低，当采掘活动进入该断层

附近区域时，煤体原有的应力平衡状态被打破，煤体内的瓦斯压力远远大于采掘空

间的大气压力，进而激发了瓦斯动力现象的发生。地质构造区域常常存在复杂的构

造应力，一方面,有利于煤体弹性潜能的集中，增加了煤与瓦斯突出的危险性；另一

方面，地质构造区域煤体结构破坏严重，往往伴生着构造软煤,使煤体的强度大幅度

降低,造成抵抗煤与瓦斯突出的能力下降。利用断层落差的大小来判定煤层是否具

有突出危险性,具有实际意义。重庆松藻煤电有限责任公司石壕煤矿在现场实际工

作中采取的判识指标是:断层落差大于0.5m时,断层两侧各10m范围内划定为突出

危险区；断层落差为1.0〜2.0m时，断层两侧各15m范围内划定为突出危险区；断层

落差大丁2.0川时，断层两侧各20川范围内划定为突出危险区；其他区域划定为突

出威胁区域。发生突出的区域均伴有断层、褶曲、煤层厚度变化和煤层结构受到破

坏,其中在断层附近发生煤与瓦斯突出的次数几乎占总突出次数的40%〜75%。因为

在断层附近容易产生地应力的积累,而且距离断层越近,应力值越大，因为这些地方

的岩（煤）层的强度较低。在矿井中，区域地应力还会与采掘活动引起的重新分布

的应力相叠加,产生应力集中现象。而应力集中则是发生煤与瓦斯突出所不可缺少

的先决条件之一。

煤（岩）层受到压应力产生塑性变形而形成褶皱，煤层因挤压而破坏，使游离瓦

斯增多且富集于褶皱的轴部，“背斜贮气，向斜贮水”。封闭和倾斜的背斜穹隆，

如果在瓦斯带内煤层顶板为致密岩层又未遭破坏时，瓦斯能在背斜的轴部很好地保

存下来;而只有极少数向斜构造其轴部高应力区，煤（岩）层透气性小有利于煤层瓦

斯的生成,造成轴部瓦斯含量增高。

3.3.3煤层的结沟特征

在发生煤与瓦斯突出地点的煤层中，都有煤质松软层、纹理紊乱的软分层。软

分层与正常煤层相比较,煤层的原生构造己经受到严重破坏，极松软、易碎。在有

煤与瓦斯突出危险的煤层均有这样的煤,这种软分层呈层状或透镜状（1层或多层）

夹在煤层中；在煤结构受到严重破坏的地方，看到全煤层都呈软煤;在断层附近,褶曲、

煤层厚度变薄或变厚的部位，都能看到这种软煤,在煤巷也可以直接观测到。构造煤

有明显的层间褶皱,常具有极薄而又光亮的镜面,镜面的产状无规律;有的软煤被挤

压、揉搓，呈松散的鳞片状，手捻易成碎粒或粉状。煤炭科学研究总院重庆研究院

对煤与瓦斯突出煤层的微结构进行了较全面的研冗根据煤的表面形态及微结构的

力学特性,把煤的微结构划分为4种类型,提出了微结构指数和与之相对应的突出危

险程度,见表2

3.3.4围岩对煤层瓦斯赋存的影响

影响煤层瓦斯赋存的因素很多，如煤化程度、理藏深度、煤层倾角、地质构造、

围岩、水文等。围岩透气性好，有利于瓦斯的排放：围岩隔气性好，有利于瓦斯的

贮存。当围岩为致密完整、胶结性好的岩性，如泥质含量高的粉砂岩、砂质泥岩及

泥岩时,煤层中的瓦斯容易被保存并聚积下来：若煤层顶底板围岩为多孔隙或裂隙

发育的岩性时,瓦斯就容易逸散。

3.3.5煤层瓦斯压力

煤层瓦斯压力是指煤层孔隙内气体分子自由热运动所产生的作用力，由游离瓦

斯形成，即瓦斯作用于孔隙壁的压力。煤层原始瓦斯压力是指煤层未受采动、瓦斯

抽采及人为卸压等影响处的煤层瓦斯压力；煤层残存瓦斯压力是指煤层受采动、瓦

斯抽采及人为卸压等影响后残存的瓦斯呈现的压力;煤层瓦斯压力单位为MPa。

煤层瓦斯压力一般指的是绝对瓦斯压力，绝对瓦斯压力值以绝对真空作为起点。

用压力表等仪器测出来的瓦斯压力叫“表压力”(又叫相对瓦斯压力)，相对瓦斯压

力以大气压力为起点。绝对瓦斯压力等于相对瓦斯压力与大气压力的总和。

煤层瓦斯压力是评价煤层突出危险性与决定煤层瓦斯含量的一个重要指标，并

在煤层突出危险性指标重要性排序中位居前列，不论是煤中的游离瓦斯量，还是吸

附瓦斯量，皆与瓦斯压力密切相关。同时煤层瓦斯压力还是决定瓦斯流动动力大小

以及瓦斯动力现象的潜能大小的基本参数，在研究与评价瓦斯储量、瓦斯涌出、瓦

斯流动、瓦斯抽采与瓦斯突出问题中具有指导意义。

3.3.6煤层瓦斯含量

煤层原始瓦斯含量就是当煤层未受瓦斯抽采和采动影响而处于原始赋存状态时,

单位重量煤中所含有的爽算成标准状态下(Or,O.IMPa)的瓦斯体积称之为煤层原

始瓦斯含量，单位m3/t和cm3/go

残余瓦斯含量是经采动影响泄放和抽采后剩下的煤体瓦斯含量，残存瓦斯含量

是在标准大气状态下不能解吸的煤体吸附瓦斯量。

瓦斯量的关系用恒等式表示为：

煤层原始瓦斯含量二抽采量+风排量+残余量

残余量二可解吸量+残存量（即标态下不可解吸量）

第四节瓦斯地质图的内容与作用

随着对防突工作的认识和防突技术的发展，瓦斯地质图越来越受重视，是当前

和今后防突技术必不可少的图纸。它能使我们一目了然地了解整个矿井各煤层、采

区、工作面的突出情况和瓦斯地质情况，为突出危险性分析和编制防突技术措施提

供依据，能更好地为采施生产服务。玻井瓦斯地质图分为：到,井瓦斯地质图、采区

瓦斯地质图、工作面瓦斯地质图、煤柱图。

3.4.1瓦斯地质图内容

1.矿井瓦斯地质图

⑴底图：可采煤层底板等高线图，多煤层要分层编制，比例尺：1:2000或

1:5000。

⑵瓦斯内容：

①各种瓦斯参数的材料点（瓦斯含量点、压力点、喷出点、突出点等）；

②各种瓦斯等值线（瓦斯风化带、瓦斯带界限；

③各项瓦斯参数在弁田范围分区分带线（瓦斯涌山量、瓦斯含量、突山危险块

段等）。

⑶地质内容：

①井田范围与瓦斯赋存和突出有关的地质条件［煤岩岩性特征、岩层产状、井

田地质构造、煤层厚度及其变化、煤质、煤体结构等。可用等值线表示。

②各项地质因素分区（煤厚、煤质、岩性、构造分区），变形系数等。

2.采区瓦斯地质图

⑴底图：利用采掘工程平面图作为底图，反映一个采区的某一煤层。

⑵内容:

①采掘活动中揭露的所有的地质构造产状、断层落差、方向和长度、揭露位置。

②采区内发生的所有突出点按坐标划在图上。

③所测瓦斯压力、瓦斯含量、瓦斯放散初速度、煤的坚固性系数。

④采区内揭露的煤层厚度、软煤分层厚度、煤的破坏类型、煤层倾角。

⑤掘进和回采预测突出危险性指标△hZ,S,K1值等所有超标值。

⑥根据以上资料结合工作面瓦斯地质图实施防突钻孔时喷孔、顶钻等异常现象,

综合分析后把区域内煤层划分为突出危险块段。

3.工作面瓦斯地质图

⑴掘进工作面瓦斯地质图内容：

①反映巷道掘进中的瓦斯地质情况。

②实施防突措施时的钻孔布置、钻孔出现的喷孔、顶钻等异常情况和预测参数

等。

⑵采煤工作面瓦斯地质图内容：

①反映回采中的瓦斯地质情况。

②防突钻孔布置和工作面形态、实施防突钻孔出现的喷孔、顶钻等异常情况及

预测指标超标位置等。

3.4.2矿井瓦斯地质图的作用

1.划分出不同级别的瓦斯地质单元

运用板块构造理论和区域地质演化理论，搞清矿区地质构造在历次构造运动时

期在区域地质构造中的大地构造位置。做到区域控制矿区、矿区控制矿井、矿井控

制采区、采面，一级一级的控制。

2.准确反映矿井瓦斯涌出规律

要在系统收集、整理建矿以来采掘工作面每日的瓦斯浓度、风量、产量和抽放

量的基础上，准确地计算出各个采、掘工作面相对瓦斯涌出量点值。综合绘制出的

瓦斯涌出量等值线，预测线，尽可能地反映井田范围内瓦斯涌出量的变化，提供瓦

斯涌出规律。

3.准确预测煤与瓦斯突出危险性

矿井瓦斯地质图在综合分析地质因素的基础上，结合瓦斯参数测定结果，在图

件上能直观、准确地反映出煤与瓦斯突出危险区域、无突出危险区域U

4.高度集中瓦斯地质信息，综合防治瓦斯灾害

矿井瓦斯地质图随着矿井的开拓和延伸，瓦斯地质信息要不断更新和完善。图

件能够正确反映矿井目前所有的瓦斯资料、突出危险性资料、瓦斯涌出规律、瓦斯

赋存规律，以及瓦斯规律与地质条件的关系，为矿井安全生产提供技术支持和参考。

3.4.3采掘工作面瓦斯地质图的作用

采掘工作面瓦斯地质图是直接面对瓦斯灾害防治措施和瓦斯抽放措施的，要随

着采掘进程，随时收集、整理填绘瓦斯监测资料和揭露的所有地质资料，尤其是要

对小断层和构造煤的厚度变化随时进行编录，编制煤巷和剖面的瓦斯涌出量随不同

地质因素的变化曲线和煤与瓦斯突出预测指标值变化图，并对瓦斯突出危险性随时

预报。

第四章煤与瓦斯突出危险性预测

第一节煤与瓦斯突出危险性预测的分类

突出矿井必须对突出煤层进行区域突出危险性预测（简称区域预测），经区域预

测后，突出煤层划分为突出危险区和无突出危险区，未进行区域预测的区域视为突

出危险区。突出煤层区域预测的范围由煤矿企业根据突出矿井的开拓方式、卷道布

置等情况划定。

区域预测分为新水平、新采区开拓前的区域预测（以下简称开拓前区域预测）和

新水平、新采区开拓完成后的区域预测（以下简称开拓后区域预测）O

4.1.1开拓前区域预测

新水平、新采区开拓前，当预测区域的煤层缺少或者没有井下实测瓦斯参数时,

可以主要依据地质勘探资料、上水平及邻近区域的实测和生产资料等进行开拓前区

域预测。开拓前区域预测结果仅用于指导新水平、新采区的设计和新水平、新采区

开拓工程的揭煤作业。开拓前区域预测的基本程序如图8T所示。

8-1开拓前区域预测基本程序

4.1.2开拓后区域预测

开拓后区域预测应当主要依据预测区域煤层瓦斯的井下实测资料，并结合地质

勘探资料、上水平及邻近区域的实测和生产资料等进行。经开拓后区域预测为突出

危险区的煤层，必须采取区域防突措施;预测为无突出危险区的煤层进行揭煤和采

掘作业时，必须采用工作面预测方法进行区域验证。开拓后区域预测结果用于指导

工作面的设计和采掘生产作业。开拓后区域预测的基本程序如图8-2所示。

8-2开拓后区域预测基本程序

4.1.3区域预测的资质和批准

对已确切掌握煤层突出危险区域的分布规律，并有可靠的预测资料的，区域预

测工作可由矿技术负责人组织实施；

其他情况应当委托有煤与瓦斯突出危险性鉴定资质的单位进行区域预测。

区域预测结果应当由煤矿企业技术负责人批准确认。

一般开拓前由矿方，开拓后由资质。特别是开拓已划分为突出危险的区域时，

可以不预测直接定性为突出危险区。

第二节区域突出危险性预测

突出矿井必须对突出煤层进行区域突出危险性预测，区域预测一般根据煤层瓦

斯参数结合瓦斯地质分析的方法进行。

瓦斯地质分析法预测煤层突出危险性是根据已有资料结合预测区域地质构造特

征来综合分析煤层是否具有突出危险性，要求具备已采区域的详细资料和预测区域

地质构造的详细资料，了解控制突出的主要地质因素。

区域预测主要依据的突出预测指标参数为煤层瓦斯压力和煤层瓦斯含量，并且

要求这些参数为井下实测数据。

4.2.1瓦斯风化带

当煤层具有露头或直接为透气性较好的第四系冲击层覆盖时，在煤层内存在两

个不同方向的气体运移，即煤化过程中生成的瓦斯经煤层露头和上覆第四系冲击层

不断由煤层深部向地表运移;而地面空气、上覆第四系冲击层中生物化学反应生成

的气体沿煤层向深部渗透扩散，从而使赋存在煤层内的瓦斯表现出垂向分带特性

[1,2]。煤层瓦斯沿垂向一般可分为瓦斯风化带与甲烷带。《防突规定》规定，煤

层瓦斯风化带为无突出危险区域。

4.2.2瓦斯地质分析法

根据已开采区域确切掌握的煤层赋存特征、地质构造条件、突出分布的规律和

对预测区域煤层地质构造的探测，预测结果，采用瓦斯地质分析的方法划分出突出

危险区域。当突出点及具有明显突出预兆的位置分布与构造带有直接关系时，则根

据上部区域突出点及具有明显突出预兆的位置分布与地质构造的关系确定构造线两

侧突出危险区边缘到构造线的最远距离，并结合下部区域的地质构造分布划分出下

部区域构造线两侧的突出危险区；否则，在同一地质单元内，突出点及具有明显突

出预兆的位在以上20m（埋深）及以下的范围为突出危险区（如图8-3）。同一地质单

元内突出点与构造关系规律不明显时，应按照最浅突出点标高进行区域划分，该位

置