瓦斯地质学温习试探题答案1.docx

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瓦斯地质学温习试探题答案1

《瓦斯地质学》温习试探题

一、名词说明

1．煤与瓦斯突出：

煤与瓦斯突出是发生在煤矿井下的一种复杂的瓦斯动力现象，表现为在很短时刻（几秒至数十秒）内，大量的煤（几吨至数千吨）和瓦斯（数百至数百万米）由煤体向采掘巷道喷出，伴随着壮大的冲击力，破坏煤壁，摧毁巷道，使风流逆转，煤流埋人，乃至造成严峻的爆炸事故。

2．爱惜层开采：

煤层群中的首采煤层（非突出煤层），当该煤层开采后，能够使具有突出危险性的煤层丧失或降低危险性。

3．煤层残余瓦斯含量：

当煤层受采动阻碍而涌出一部份瓦斯后，现在，单位重量煤中所含有的换算成标准状态下的瓦斯体积称之为煤层残余瓦斯含量，它的经常使用计量单位亦是m3/t和cm3/g。

4．煤层原始瓦斯压力：

当煤层未受采动阻碍而处于原始赋存状态时，煤中平稳瓦斯压力称之为煤层原始瓦斯压力，其物理单位为MPa。

5．瓦斯放散初速度：

表示煤体当中瓦斯放散快慢的一个指标，一般是在实验室测定10－60秒充满瓦斯的煤体放散瓦斯的体积。

6．相对瓦斯涌出量：

是指在矿井正常生产条件下平均每采一吨煤所涌出的瓦斯体积，单位是m3/t。

7．瓦斯解吸：

煤体中的瓦斯由吸附状态转化为游离状态的进程称为瓦斯解吸。

8．瓦斯风化带：

煤层中所含瓦斯的CH4成份达80%；煤层瓦斯压力为~；在一样自然条件下（水分和温度等），与煤层瓦斯压力~相当的瓦斯含量；矿井相对瓦斯涌出量为2m3/t的这些深度。

9．煤的牢固性系数：

牢固性系数或强度系数是一个无量纲量，它用于表示岩石抗冲击能力的大小或破坏时破碎功的大小。

牢固性系数f值越小说明岩石抗冲击能力越小，或破坏时所需要的破碎功越小。

f值的研究说明，它是一个专门好的表征煤体破坏程度的量。

10．构造煤：

构造煤（deformedcoal;tectoniccoal）是在构造应力作用下煤层发生破裂、粉化作用或强烈的韧塑性变形及流变迁移作用，发生物理化学转变，煤层原生的成份、结构、构造发生改变，是地球演化的产物，是地球应力的记录。

11．原生结构煤：

原生结构煤是指未受构造变更，保留原生沉积结构、构造特点，煤层原生层理完整、清楚，仅有少量内生、外生裂隙发育，煤体呈块状。

显微镜下显微组分排列，整齐、组分界限清楚。

原生结构煤的煤岩成份、结构、构造、内生裂隙清楚可辨

12．构造煤的渗透率：

煤的渗透率是一个相当复杂的课题，它与煤的结构、气体成份、孔隙度、煤的变质程度、孔隙压力及围压有关。

13．断裂构造：

岩层在构造应力的长期作用下，岩层持续性被破坏，岩层中产生破裂面，为断裂构造。

（常见的断裂构造有节理和断层。

）

14．构造煤光性组构：

煤的光性特点是指镜质组的反射率。

镜质组反射率已被证明为一种快速可测和准确的煤级指标，它不受显微组分的组成的阻碍。

二、简答题

1．瓦斯地质图法原理是什么？

瓦斯地质图法确实是在系统搜集、整理建矿以来采掘工作面每日的瓦斯浓度、风量和抽放量的基础上，准确地计算出各个采、掘工作面每日的绝对瓦斯涌出量点值，将整理出来的数千个、数万个瓦斯涌出量点值再通过认真的挑选，转绘到瓦斯地质图上，就能够够直观的看出与各类地质因素和开采条件之间的关系。

瓦斯地质图上展绘的已采、掘工作面的瓦斯涌出量点值，熟练的工程技术人员就能够够预测到临近未采面的瓦斯涌出量的大小。

同时，关于不同回采工艺、不同回采顺序计算出来的瓦斯涌出量能够成立对照关系。

用这种方式成立起的瓦斯涌出量预测关系式和在瓦斯地质图上展现出的大量瓦斯涌出量点、瓦斯涌出量等值线，咱们称为瓦斯地质图瓦斯涌出量预测方式。

2．简述构造煤渗透性

渗透率是阻碍瓦斯突出和瓦斯工业抽放的重要参数。

突出煤层与非突出煤层的渗透率特点，煤层渗透性的各向异性、煤级、孔隙压力及其地应力的阻碍已取得了普遍的研究。

目前的研究结论以为，突出煤层具有低的渗透率，它随地应力增加而减小。

原地煤层渗透率大于5mD时无突出危险性。

关于岩芯试样实验结果说明，渗透率小于10-3mD具有严峻突出危险性，当渗透率大于10-1mD时具有最小的突出危险性。

突出煤大部份是构造煤。

因此，不难推测，构造煤比原生结构煤具有更低的瓦斯渗透率，而且随煤体破坏程度升高而降低。

关于碎粒煤和糜棱煤，因割理系统破坏而被以为是低渗透煤层，无益于煤层开采。

煤的渗透率是一个相当复杂的课题，它与煤的结构、气体成份、孔隙度、煤的变质程度、孔隙压力及围压有关。

3．简述煤与瓦斯突出的大体特点。

答：

突出的煤向外抛出距离较远，具有分选显现；抛出的煤堆积角小于煤的自然安息角；

抛出的煤破碎程度较高，含有大量的煤块和手捻无粒感的煤粉；有明显的动力效应，破坏支架、推倒矿车、破坏和抛出安装在巷道内的设施；有大量的瓦斯（二氧化碳）涌出，瓦斯（二氧化碳）涌出量远远大于突出煤的瓦斯（二氧化碳）含量，有时会使风流逆转；

突出孔洞呈口小腔大的梨形、舌形、倒瓶形和其它分岔形等。

4．简述应用分源预测法预测瓦斯涌出量时，需要有哪些资料？

答：

应用分源预测法预测瓦斯涌出量时，需要预备如下的原始资料：

（1）各煤层瓦斯含量测定资料、瓦斯风化带深度和瓦斯含量等值线图；

（2）地层剖面和柱状图，图上应标明各煤层和煤夹层的厚度、层间距离和岩性；

（3）煤的工业分析指标（灰分、水分、挥发分和密度）和煤质牌号；

（4）开拓和开采系统图，应有煤层开采顺序、采煤方式、通风方式等。

5．煤层中瓦斯如何分带？

瓦斯风化带划分的依据是什么？

请结合自己的熟悉，谈谈煤层中不同分带的瓦斯散布规律？

在漫长的地质历史中，煤层中的瓦斯经煤层、煤层围岩和断层由地下深处向地表流动；而地表的空气、生物化学和化学作用生成的气体，那么由地表向深部运动。

由此形成了煤层中各类瓦斯成份由浅到深有规律的转变，这确实是煤层瓦斯沿深度的带状散布。

煤层瓦斯自上而下可划分为四个带：

二氧化碳氮气带、氮气带、氮气甲烷带和甲烷带。

前三个带统称为瓦斯风化带。

各瓦斯带的划分标准如下表。

按瓦斯成份划分瓦斯带的标准

瓦斯带名称

组分含量（%）

CH4

N2

CO2

二氧化碳氮气带

氮气带

氮气甲烷带

甲烷带

0~10

0~20

20~80

80~100

20~80

80~100

20~80

0~20

20~80

0~20

0~20

0~10

煤层中的瓦斯分为瓦斯风化带和瓦斯带，在瓦斯风化带中瓦斯含量低于2m3/t，大部份的在地质历史的变迁进程中逸散，仅保留一少部份瓦斯，因此在风化带中瓦斯赋存、散布没有明显的规律。

在瓦斯带中，瓦斯成份大于80%，瓦斯含量、瓦斯压力、涌出量大体上随着埋藏深度的增加而增大，但随着埋藏深度的加大，瓦斯增加的量会减小，最后达到极限吸附量。

6．阻碍瓦斯赋存的主腹地质因素有哪些？

请别离论述这些阻碍因素对瓦斯赋存是如何阻碍的？

——瓦斯含量操纵因素

（1）煤的变质程度

在煤化作用进程中，不断地产生瓦斯，煤化程度越高，生成的瓦斯量越多，煤化程度越高，吸附瓦斯量越大。

（2）围岩条件

煤层围岩是指煤层直接顶、老顶和直接底板等在内的必然厚度范围的层段。

煤层围岩对瓦斯赋存的阻碍，决定于它的隔气、透气性能。

（3）地质构造

地质构造对瓦斯赋存的阻碍，一方面是造成了瓦斯散布的不均衡，另一方面是形成了有利于瓦斯赋存或有利于瓦斯排放的条件。

不同类型的构造形迹，地质构造的不同部位、不同的力学性质和封锁情形，形成了不同的瓦斯赋存条件。

（4）埋藏深度

一样情形下，煤层中的瓦斯压力随着埋藏深度的增加而增大。

随着瓦斯压力的增加，煤与岩石中游离瓦斯量所占的比例增大，同时煤中的吸附瓦斯慢慢趋于饱和。

因此从理论上分析，在必然深度范围内，煤层瓦斯含量亦随埋藏深度的增大而增加。

可是若是埋藏深度继续增大，瓦斯含量增加的速度将要减慢。

（5）煤田的暴露程度

暴露式煤田，煤系地层出露于地表，煤层瓦斯往往沿煤层露头排放，瓦斯含量大为减少。

（6）水文地质条件

地下水与瓦斯共存于煤层及围岩当中，其共性是均为流体，运移和赋存都与煤、岩层的孔隙、裂隙通道有关。

由于地下水的运移，一方面驱动着裂隙和孔隙中瓦斯的运移，另一方面又带动溶解于水中的瓦斯一路流动。

尽管瓦斯在水中的溶解度仅为1～4%，但在地下水互换活跃的地域，水能从煤层中带走大量的瓦斯，使煤层瓦斯含量明显减少。

同时，水吸附在裂隙和孔隙的表面，还减弱了煤对瓦斯的吸附能力。

因此，地下水的活动有利于瓦斯的逸散。

地下水和瓦斯占有的空间是互补的，这种相逆的关系，常表现为水大地带瓦斯小，反之亦然。

（7）岩浆活动

岩浆活动对瓦斯赋存的阻碍比较复杂。

岩浆侵入含煤岩系或煤层，在岩浆热变质和接触变质的阻碍下，煤的变质程度升高，增大了瓦斯的生成量和对瓦斯的吸附能力。

在没有隔气盖层、封锁条件不行的情形下，岩浆的高温作用能够强化煤层瓦斯排放，使煤层瓦斯含量减小。

7．什么是瓦斯地质区划？

区划的原那么是什么？

通常所用的区划的指标有哪些？

瓦斯地质区划：

是依照研究对象在时刻、空间上的一起点和不同性进行分类的一种方式。

区划的原那么：

①针对必然的区域进行的，依照目的选定区划级别。

②区划时要采纳必然和划分标准；

③瓦斯地质单元边界的确信要能够反映操纵瓦斯散布和突出的主导因素来确信；

④区划功效要反映在瓦斯地质图上。

区划指标：

经常使用的区划指标有：

褶皱变形系数、煤厚变异系数、揉皱系数、围岩透气性系数、瓦斯涌出量、瓦斯突出分带（突出要挟区、突出危险区、无突出区）、煤层密度等。

三、论述题

1．试论述瓦斯赋存构造逐级操纵理论。

答：

大的地壳运动多是由板块碰撞引发的，中国的含煤地层较早的石炭—二叠纪煤系形成以来要紧经历了印支运动、燕山运动、喜马拉雅运动，其中又可分为早、中、晚。

每次构造运动的构造规模、涉及的范围、构造应力场等都不尽相同。

构造运动引发的煤层深成变质和岩浆热变质等会引发生烃作用。

构造挤压、剪切作用会使煤体结构发生不同程度的脆韧性破坏，形成构造煤。

不同级别的构造活动和构造应力场操纵着构造作用的范围和强度，也就操纵着不同区域、不同范围煤层瓦斯的赋存和散布，同时操纵着煤层赋存条件、煤体结构破坏条件和范围。

板块构造操纵着区域构造的作用范围和强度；区域构造操纵着矿区（煤田）的构造作用范围和强度；矿区构造操纵井田和采区、采面构造的范围和强度。

因此也就操纵着不同级别范围煤层瓦斯的赋存和散布。

只有弄清板块构造才能弄清区域构造操纵，也才能弄清矿区构造操纵，矿区构造操纵矿井构造，矿井构造操纵着采区、采面构造的散布。

瓦斯赋存、构造煤和煤与瓦斯突出危险区的散布都是受构造操纵的。

因此，只有弄清瓦斯赋存构造逐级操纵才能弄清不同级别的瓦斯地质规律，才能准确预测瓦斯。

2．什么缘故说瓦斯灾害预测和防治是国际性的技术难题？

答：

瓦斯是无色、无味的气体，在矿井空间几乎无处不有，所有的采矿活动，不时刻刻都能扰动它，涉及到它。

瓦斯涌出聚集、瓦斯突出、瓦斯灾害的预测和防治，瓦斯灾害的发生，都涉及到复杂的地质因素、开采因素和人为因素。

这些因素往往具有模糊性和随机性，既有静态特点，更具有千钧一发的动态特点。

从治理上讲，人们的熟悉能力和快速反映能力往往处于被动状态。

瓦斯事故发生的规律不同于水、火、顶板冒落等事故那样直观，而显得很抽象，容易引发作业时的疏忽。

据统计，我国煤矿事故每一年伤亡6000人以上，瓦斯伤亡人数占总数的40%以上。

防治瓦斯灾害是煤矿平安生产的首要任务。

3．中国煤层高瓦斯赋存、高瓦斯涌出量区域有什么散布规律？

答：

（1）以深成煤化作用为主的中、高变质烟煤、无烟煤带，地层连续沉积的拗陷带，操纵了煤层高瓦斯赋存、高瓦斯涌出散布区、散布带；

（2）以深成煤化作用为主的中、高变质烟煤、无烟煤带，构造上以挤压作用为主，操纵了煤层高瓦斯赋存，高瓦斯涌出量散布带；

（3）以岩浆热变质煤化作用为主的中、高变质烟煤、无烟煤（超高变质无烟煤除外），构造上以挤压、褶皱、逆冲推覆为主，操纵了煤层高瓦斯赋存、高瓦斯涌出散布带；

（4）以含有