中国矿业大学第2学期《矿井地质学》试卷A试题及答案

《矿井地质学》试卷A试题

考试时间：100分钟考试方式：闭卷

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一、名词解释（每个5分，共20分）

1、相对瓦斯涌出量

2、地温梯度

3、断煤交线

4、开拓煤量

二、简答题（共50分）

1、狭义的矿井地质工作阶段包括哪两个阶段？各自研究内容？（10分）

2、在井下断层出现前可能出现那些征兆？（15分）

3、简单介绍井下断层观测的内容。（15分）

4、选择勘探技术时要遵循的原则和要求。（10分）

三论述题（每个15分，共30分）

1、岩溶陷落柱、断层与河流冲蚀的区别。（15分）

2、分别论述影响煤与瓦斯突出的主要因素。（15分）

《矿井地质学》试卷A答案一、名词解释

1、

月平均日产1t煤的瓦斯涌出

量。其计算公式为：

式中：q m3/t；Q—矿井绝对瓦斯涌出量，m3/d；A—平均日产煤量，t/d； T—矿井瓦斯鉴定月份的煤产量，t；n—矿井瓦斯鉴定月的工作日数。

2、地温梯度是指向地心方向，单位距离内温度增加的数值。以深度每增加100m 地温增高的度数(℃/100m)或深度每增加1km地温增高的度数(℃/km)来表示。

3、断煤交线是指断层面与煤层底面（或顶面）的交线。断煤交线的实测方法是在巷道两壁上找出同一盘断煤交线的的两个点，用线绳连接两点，测量线绳的倾伏向和倾伏角即为断煤交线的方向。

4、开拓煤量是指在矿井工业储量范围内，已完成设计规定的主井、副井、井底车场、主要石门、集中运输大巷、集中下山、主要溜煤眼和必要的总回风巷等开拓巷道后，由这类巷道所圈定的可采储量。

二、简答题

1、（1）建井地质工作：指从建井准备到矿井建成投产这一过程中的地质工作。提供矿井基建工程和首采区设计与施工所需的地质资料；进行井巷地质观测编录和综合分析；查明和处理施工中出现的地质、水文地质和工程地质问题；编制建井地质报告和移交生产的地质资料，为投产后的生产地质工作奠定基础。（2）生产地质工作：指从矿井正式移交生产到矿井采完报废这一过程中的地质工作。及时进行井巷、采面和钻孔的地质观测编录；随时补充和修改各种综合性地质图件；定期计算储量，掌握储量变动，进行储量管理；合理布置各种形式的矿井地质勘探；适时编制和提供各种地质报告、地质说明书和开展地质预报；配合采掘区队正确处理采掘过程中出现的地质变化。

2、(1)煤、岩层产状发生显著变化，伴生、派生褶皱发育。由于断层发生、发展过程中的挤压与拖曳作用，断层附近煤、岩层产状，特别是倾角往往发生显著变化，或呈现出明显的牵引褶皱.

(2)断层顶、底板出现不平行现象。由于断层比较松软，或者顶、底板岩石力学性质差异较大，在受到断层的挤压和揉搓时，不同部位的变形性质和变形程度都存在差异，从而造成顶、底板岩层产状不一致，层面不平行的现象

（3）煤层出现厚度变化、揉皱和破碎现象。接近断层前，煤层经常出现增厚变薄、揉皱发育、结构破坏、滑面增多等现象，煤往往搓碎呈角砾状、粉沫状、糜棱状或鳞片状，光泽普遍变暗。

（4）断层及顶、底板中节理显著增加。接近断层时，断层及顶、底板中节理显著增加，并且常常具有一定的规律性（图2-12）。

（5）瓦斯涌出量明显增加。高沼气或煤与瓦斯突出矿井，巷道接近断层时，水沟内冒气泡，煤壁上有吱吱的喷气声，瓦斯涌出量普遍增大。

（6）巷道出现滴水、淋水和涌水现象。充水性大的矿井，巷道邻近断层时，往

往出现滴水、淋水和涌水现象。

3、1）断层位置的确定：通过测定断层至附近测量点或巷道交叉口的距离和方向，确定井下断层的空间位置。据此，可将井下断层投绘在巷道平面图上，供采掘设计和施工需要。

2）断层面特征的观测：内容包括断层面的形态特征，如平整状的、舒缓波状的、锯齿状的、粗糙的、平滑的、闭合的或张开的等；断层面上擦痕、阶步、摩擦镜面和矿物薄膜的特征，如它们的有无、多少、外形和反映的相对滑动方向等。3）断层带特征的观测：内容包括断层带的宽度和内部分带情况；带内构造岩、应力矿物和表生矿物的成分、分布、力学和地球化学属性；特别注意碎裂块屑的成分、大小、形状、排列和胶结情况，片状矿物和构造透镜体的排列方向，必要时可采取样品和它向标本，供分析化验和进行岩组分析；断层带内的顶板稳定状况，瓦斯涌出量变化，滴水和淋水现象，岩脉和矿脉的充填情况等。

4）断层两侧岩层层位、产状、伴生和派生构造的观测：内容包括确定断层两侧煤、岩层的层位；测量正常地段和断层影响地段的煤、岩层产状要素及其变化；观察煤层厚度变化，牵引现象，伴生小断层，派生羽状断裂、入字型分枝构造、帚状构造及其它旋卷构造等。它们往往是确定断层性质，鉴别力学属性，寻找断失煤层的可靠依据。

5）断层产状与断煤交线的测量：由于断层面产状变化较大，在测定其产状要素时，特别要注意它的代表性。断层产状变化的原因很多，主要是由于断层穿过不同岩性层或追踪不同方向断裂面所引起的产状变化。断煤交线是指断层面与煤层底面（或顶面）的交线。断煤交线的实测方法是在巷道两壁上找出同一盘断煤交线的的两个点，用线绳连接两点，测量线绳的倾伏向和倾伏角即为断煤交线的方向。

6）断距的测量：矿井地质中常用的断距有地层断距和滑距两套计算方法（图2-16）。地层断距是指剖面上显示的对应层的相对位移距离，划分为地层断距AE、铅直地层断距AD和水平地层断距AF。

7）断层的描述：断层描述一般以素描图为主，配合必要的数据和简要文字说明。常为矿井地质人员采用的记录方式有：巷道剖面图加注数据、巷道平面图加注数据、巷道平面图加断面图、巷道平面图加巷道剖面图。

4、一般原则是：先井下后地面，先钻探后巷探，积极开展井下物探；力求达到速度快，成本低，质量高；充分满足地质要求，及时配合采掘生产。

三、论述题

1、1）从接触带特征区别：陷落柱的接触面不平整而近直立，面上无擦痕和滑面；接触带中岩层微向柱心倾斜，但牵引不明显，张性裂隙发育，煤质松碎，有风化、氧化现象。断层面较平整，直立产状较少，面上擦痕、阶步和滑面发育；断层带内牵引褶皱和羽状裂隙明显，一般情况下煤未受风化。冲蚀面总的较平缓，有水流冲蚀的痕迹。

（2）从地层和岩性标志区别：陷落柱内充填岩块大小悬殊、棱角分明、岩性复杂、胶结疏松；折断的大型岩块层理往往直立陡倾（图2-100）。断层破碎带一般较窄；断层角砾较小，成分较简单，棱角被部分磨损，并显示定向排列；断层造成地层有规律的重复和缺失；两侧岩层层理很少直立状态。冲刷带内岩块较小，有磨圆现象，胶结紧密，层理清晰，岩石结构构造保持完好；冲刷带可见层位缺失现象。

（3）从上下对应关系区别：陷落柱具有上下对应的关系。

2、（1）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。所以，瓦斯含量高，瓦斯压力大的煤层容易引起突出。目前，世界各国采用0.98MPa的瓦斯压力作为煤层可能突出的危险性指标。

（2）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，煤由静态度为动态；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。①地层重力：随着深度的增加而增大。任何突出煤层都是开采到某一深度起才开始发生突出现象，并随着开采深度的增加，突出次数增多、突出强度增大。由此可见，地层重力是控制突出发生和加剧的重要因素之一。②采动集中应力：在井巷周围或采掘工作面前方，由于原始应力平衡状态遭到破坏而出现应力集中。该集中应力一般为原始应力的2~3倍，在采动集中应力叠加的地段，甚至可高达6倍。因此，在采动集中应力带内，采掘时极易发生突出。放炮震动常是诱发突出的原因。③构造应力：关于构造应力目前有两种认识：一种认为现今地壳中正在聚积构造应力，地震和新构造运动就是构造应力的重要表现形式；另一种认为在变形岩体中还保留着地质历史时期中残留下来的构造应力，称为残余构造应力。构造应力可以保持煤内的高压瓦斯，一旦采掘工程进入构造应力大的地段，原始应力遭到破坏，在采动集中应力和构造应力的共同作用下，煤体迅速破碎，瓦斯突然解吸，导致煤与瓦斯突出。所以，构造应力是煤与瓦斯突出的重要影响因素之一。

（3）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。由构造煤的特征可知，在构造力的作用下，煤体首先产生密集的裂隙，使煤破裂；随后，由于碎块间的相互摩擦、挤压和揉搓，使碎块逐渐变小，成为失去棱角的碎粒；最后，在强烈变形和塑性流动的情况下，碎粒还可进一步破碎成细粉，挤压成鳞片状和流动状构造。因此，煤体结构可客观地反映煤的破坏状况和突出的难易程度。煤体结构破坏越严重，煤的机械强度就越小，煤的孔隙空间和内表面积就越大。这不仅为瓦斯的聚积创造了条件，提高了煤对瓦斯的吸附和放散速度，而且减少了突出所需的能量，因此遭受构造应力破坏的煤层，尤其是破坏严重的煤层，突出危险程度越高。

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；而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、压扭性应力曾经集中至今尚未松弛的地段，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。