《煤矿地质学》试题中国矿业大学2014～2015学年第 1 学期
《煤矿地质学》试卷（A）卷
考试时间：100 分钟 考试方式：闭卷
学院 班级 姓名 学号 题 号 得 分 阅卷人 一 二 三 四 总 分 一、名词解释（共20分）
1．节理与解理
答：节理——断裂两侧的岩层或岩体沿破裂面断开，但没有发生明显的相对位移的断裂构造称节理构造。
解理——指结晶矿物在受外力打击后，沿一定的方向规则地裂开，形成光滑平面的性质。
2．层理构造与层面构造
答：层理构造—是沉积物在沉积过程中在层内形成的构造，主要由沉积物的成分、结构、颜色等在垂向上的变化而显示出来。是沉积岩最重要的沉积构造类型。
层面构造—不同性质沉积层的分隔界面称层面，常见的层面构造有波痕、泥裂、印模和结核。 3．年代地层单位与地质年代单位
答：年代地层单位—是指在特定的地质时间间隔中形成的成层或非成层的岩石体：宇、界、系、统、阶、时带。每个年代地层单位都有一个对应的地质年代单位（地质时间间隔）：宙、代、纪、世、期、时。 4．煤的变质作用
答：褐煤在地下受到温度、压力、时间等因素影响转变为烟煤或无烟煤的地球化学作用。
5．内力地质作用与外力地质作用
答：由地球内部能量引起的地质作用称内力地质作用，包括构造运动、岩浆作用、变质作用和地震作用。
由地球外部能量引起的地质作用称外力地质作用，按外应力的类型可以分为河流的地质作用、地下水的地质作用、冰川的地质作用、湖泊和沼泽的地质作用、风的地质作用和海洋的地质作用，按其发生的序列可分为风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用和成岩作用。
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二、简答题（共30分）
1．简述地球的圈层构造。（6分） 答：可分外圈层与内圈层；
外圈层又可分为：大气圈，水圈和生物圈； 内圈层又可分为：地壳，地幔和地核。 2．如何鉴定矿物。（4分）
3．井下断层的识别标志。（5分） 答：（1）
煤岩层产状发生急剧变化：断层附近的煤
岩层，由于受断层两盘相对运动影响，往往会发生显著变化。
（2）煤层厚度发生变化，煤层顶、底板出现不平行现象：煤层受断层影响易发生塑性变形，使厚度改变。
（3）接近断层时，煤层和顶、底板中裂隙显著增加，并具有一定的规律性。 （4）煤层结构发生变化，滑面增多，出现揉皱，煤呈鳞片状粉末状，常有小褶曲出现。
（5）在大断层附近常伴生一系列小断层，这些小断层是预兆大断层的重要标志。
（6）瓦斯涌出量增加：断层可以赋存瓦斯，当巷道揭露到断层附近时，断层中的瓦斯就可以通过煤岩层中的裂隙进入到巷道。
（7）涌水量增加：滴水、淋水要注意。
4．现行的煤炭资源/储量分类采用了三轴分类编码法，其中E、F、G轴各自代表什么含义？（5分）
答：现行的煤炭资源储量分类采用了三轴分类编码法，即综合考虑了经济意义（E）、可行性研究阶段（F）和地质可靠程度（G）。编码采用EFG顺序，将矿产资源分为三大类十六小类。
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经济轴（E）：1经济的、2M边际经济的、2S次边际经济的、3内蕴经济的 可行性轴（F）：1可行性研究、2预可行性研究、3概略研究 地质轴（G）：1探明的、2控制的、3推断的、4预测的 5．煤矿中矿井水的来源。（5分）
大气降水:温暖多雨的区域，供水量大，如中国南方，北方，干旱水流小，补给少。
地表水、河流、湖泊等影响
地下水、煤层上部砂岩等含水层的水 老窑水、采空区或前人废弃的矿井水。 需要进一步说明，否则扣2分。
6．陷落柱的成因。（5分）
答：（1）地质条件：1）有可溶性岩层存在；2）可溶性岩层透水；3）水具侵蚀性；4）水要流动。
（2）漫长的地质时间
三、读图与作图题（共20分）
1．标出褶皱要素（4分）
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2．标出地层产状的要素（4分）
3．写出地层的3中接触关系（4分）
整合接触 平行
不整合 角度不整合
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4．作图（8分）
识别图1，2中哪是背斜，哪是向斜（在图上标出），并完成图中构造形态，画出轴面的位置（图1，2为未完成的地质剖面图，图中字母为地层代号，剥蚀掉的地层请用虚线连接）。（共8分，每小题4分）
C P T J T P C P T J
D S O S D S O S D C P C D
四、论述题（从下面四题题中任选两个进行论述，共30分）
1．影响煤层厚度变化的主要因素有哪些？（15分）
答：（1）泥炭沼泽基底不平对煤层厚度的影响
泥炭沼泽基底不平导致煤层增厚、变薄和尖灭是常见的地质现象。当泥炭沼泽发育在古侵蚀基准面上时，首先在低洼处生长和堆积了植物质形成的泥炭层相互隔离；随着区域性沉降或地下水位抬升，隔离的泥炭沼泽逐渐连成一体，泥炭层才在盆地范围内堆积。
泥炭沼泽基底不平引起的煤厚变化具有下列主要鉴别特征：1）煤层底板或基底岩层界面呈不规则起伏，而煤层顶板界面比较平整，即“顶平底不平”。2）煤层厚度变化急剧而不规则，且通常位于含煤岩系剖面的底部或下部。3）基底古地形低洼处煤层增厚，向凸起部位变薄或尖灭。煤层的分层或层理被下伏基底岩层界面所截，上下分层呈超覆关系。 （2）沉积环境对煤层厚度的影响
1）沉积体系和煤层厚度、形态变化的关系； 2）对煤层分岔类型的影响 ； （3）后期构造变动对煤层厚度的影响
后期构造变动可改变煤层的原始产状，也可引起煤层形态和厚度的变化。与其他共生的岩石类型相比，煤层本身比较松软，具有流变性特征，在构造应力驱动下易于破碎和产生塑性流动，以致使煤层局部增厚或减薄。
1）褶皱构造对煤层厚度的影响
后期褶皱作用一般使煤层在褶曲的轴部增厚，而在翼部减薄或尖灭；使煤
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层产生塑性流动，原生结构和构造遭到破坏，形成构造煤，呈鳞片状、粉沫状，并出现大量滑面、擦痕和揉皱构造。较大规模的褶皱引起的煤层加厚和减薄带在平面上常沿褶曲轴方向延伸，煤层加厚和减薄带相伴出现，与主压应力方向垂直。
2）断裂构造对煤层厚度的影响
后期断裂构造一般对煤层的厚度影响不大，只在断层面附近，由于牵引作用使煤层局部加厚或减薄，沿断层形成断层无煤带或煤层叠覆带，以及断层两侧的煤厚变化带。一般压性断层常与强烈褶皱形变共生，使煤层局部增厚、叠覆，影响范围较大；沿张性、张扭性断裂两侧，由于引张拖曳作用而出现狭窄的煤层厚度减薄带。煤层顶、底板中的小型张性断裂延伸到煤层中，常代之以小型褶曲，造成煤层局部压薄，俗称“顶压”；有时煤层受到强烈挤压，沿裂隙贯入煤层顶、底板岩层中。
（4）岩浆侵入对煤层厚度的影响
（5）喀斯特陷落柱对煤层厚度的影响
陷落柱破坏了煤层的连续性，使本应有煤层的部位被上覆地层的岩、煤碎块所充填。充填堆积的岩石碎块层序混杂、排列紊乱、棱角显著、大小不一，并被黏土充填胶结，但多未成岩。陷落柱与围岩的接触界面呈锯齿状，邻近陷落柱的煤层及顶板产状基本正常，巷道贯穿柱体后仍可见原煤层。
2．影响煤层瓦斯赋存的主要因素有哪些？（15分） 答：（1）
煤的变质程度
在煤化作用过程中，不断地产生瓦斯，煤化程度越高，生成的瓦斯量越多。因此，在其它因素相同的条件下，煤的变质程度越高，煤层瓦斯含量越大。研究表明，不同变质程度的煤在区域分布上常呈带状分布，形成不同的变质带。这种变质分带在一定程度上控制着瓦斯的赋存和区域性分布。
（2）围岩的透气性
煤层和围岩的透气性，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，瓦斯分布较均一；反之，煤与围岩的透气性差，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。
（3）地质构造
地质构造对瓦斯的聚积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，因此背斜项部较向斜槽部瓦斯相对聚积，瓦斯含量较大，瓦斯压力较高。
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张性断裂有利于瓦斯排放，压性断裂有利于瓦斯聚积。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褶皱地区，一般在背斜轴部瓦斯含量大，向斜槽部小，当顶板为脆性岩层时，则相反。
（4）煤层的埋藏深度
煤层出露或邻近地表，由于煤层内的天然气向地表运移，向大气排放，大气以及地表因化学和生物化学作用生成的气体不断向煤层深部渗透，从而浅部煤层中的气体成分表现出垂向分带现象。
（5）地下水的活动情况
活动于煤层裂隙和孔隙中的地下水，不仅侵占了瓦斯的储存空间，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。这种水大瓦斯小、水小瓦斯大的现象，在湖南和四川一些矿区均有表现。
（6）煤田的暴露程度
暴露式煤田有利于瓦斯排放，隐伏式煤田有利于其聚积。
3．煤层稳定程度如何分类，影响稳定程度的主要地质因素有哪些？（15分） 稳定程度分为：稳定、较稳定、不稳定、极不稳定； 影响因素和影响煤层厚度答案一样。
4．煤矿灾害有哪几种？对人员的危害是什么？采取什么措施进行预防?（15分）
1）、瓦斯：煤层中含有的甲烷、二氧化碳等有害气体，在煤矿中称为瓦斯。当含量达到3-16时发生爆炸。 发生爆炸，危害人员生命安全；
措施： 地面抽采和井下抽采，解放层抽采，安装报警设施，加强通风；
2）水害：煤矿开采中，煤层顶板和底板发生淋水、涌水和突水等，造成对煤矿的危害。
发生淹井，危害人员生命和设备安全；
措施： 地面抽采和井下探放水，地面疏导和堵漏等等。增设防水墙。 3) 煤尘: 当煤尘含量达到一般说来，煤尘爆炸的下限浓度为30~50g/m3，上限浓度为1000~2000g/m3。其中爆炸力最强的浓度范围为300~500g/m3。
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瓦斯：产生高温。煤尘爆炸要释放大量的热能,其瞬时温度可达2300~2500℃,可引起矿井火灾、烧毁设备、烧伤人员,也是引发连续爆炸的主要热源。
措施： 煤层注水、加强通风。
4）地温：影响矿工身体和工作效率。当问到超过31度时，就造成热危害。31-37为一级危害，大于37度为二级危害。 加强通风，安装空调等。
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