l理工大学瓦斯地质学复习版

一、名词解释1.煤与瓦斯突出：狭义的煤与瓦斯突出：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的动力现象；广义的煤与瓦斯突出：煤与瓦斯突出、煤的突然倾出、煤的突然压出、岩石和瓦斯突出的总称。矿井中有瓦斯参与的，且有动力效应显现的现象。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，表现为在很短时间（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，伴随着强大的冲击力，破坏煤壁，摧毁巷道，使风流逆转，煤流埋人，甚至造成严重的爆炸事故。2.构造煤：构造煤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，发生物理化学变化，煤层原生的成分、结构、构造发生改变，是地球演化的产物，是地球应力的记录。3.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。4.构造煤光性组构：煤的光性特征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影响。5.断裂构造：岩层在构造应力的长期作用下，岩层连续性被破坏，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。）6．构造煤的坚固性系数f坚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。坚固性系数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值的研究表明，它是一个很好的表征煤体破坏程度的量。7.原生结构煤原生结构煤是指未受构造变动，保留原生沉积结构、构造特征，煤层原生层理完整、清晰，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、组分界限清晰。原生结构煤的煤岩成分、结构、构造、内生裂隙清晰可辨。8.三联接合点：在板块分布图上，常可见到三条板块边界相交于一点的现象。这个点与三个板块相邻接，叫做板块的三联接合点9.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。10．煤层瓦斯含量煤层瓦斯含量是指单位重量或体积的煤中所含有的瓦斯量，以以m3/m3或m3/t表示。11.解放层开采：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。12.煤层残存瓦斯含量：当煤层受采动影响而涌出一部分瓦斯后，此时，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存瓦斯含量，它的常用计量单位亦是m3/t和cm3/g。13.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。14.瓦斯解吸：煤体中的瓦斯由吸附状态转化为游离状态的过程称为瓦斯解吸。15.瓦斯风化带：煤层中所含瓦斯的CH4成分达80%；煤层瓦斯压力为0.1～0.15MPa；在同样自然条件下（水分和温度等），与煤层瓦斯压力0.1～0.15MPa相当的瓦斯含量；矿井相对瓦斯涌出量为2m3/t的这些深度。16.煤层原始瓦斯压力：当煤层未受采动影响而处于原始赋存状态时，煤中平衡瓦斯压力称之为煤层原始瓦斯压力，其物理单位为MPa（兆帕）。17.瓦斯放散初速度：表示煤体当中瓦斯放散快慢的一个指标，通常是在实验室测定10－60秒充满瓦斯的煤体放散瓦斯的体积。二、填空题1.根据地质体组构不同可分为地层地体、破裂地体、变质地体、复合地体。2.煤的有机显微组分可以分为镜质组、丝质组和壳质组，这些组分产烃的能力从大到小次序是：壳质组，镜质组，丝质组。3.压力、温度和时间被认为是烃类形成的重要控制因素4．构造煤的宏观结构分为碎裂结构、碎粒结构、粉粒结构、糜棱结构四种类型，相应的煤体为碎裂煤、碎粒煤、粉粒煤和糜棱煤。5．渗透率是影响瓦斯突出和瓦斯工业抽放的重要参数。6．煤与瓦斯突出分类按动力现象的成因和特征分为：煤与瓦斯突出、煤与瓦斯压出、煤与瓦斯倾出。7．煤与瓦斯突出预测按预测任务的不同分为区域突出危险性预测和工作面突出危险性预测，常简称为区域预测和工作面预测。9.煤巷掘进工作面突出危险性预测常用的接触式钻孔方法有：钻孔瓦斯涌出初速度法、R值指标法和钻屑解吸指标法。10.区域预测方法目前应用比较成熟并被列入《煤矿安全规程》的方法主要有：单项指标法、瓦斯地质统计法、综合指标法、区域预测的瓦斯地质方法。11、瓦斯的生成过程一般可分生物化学作用阶段和煤化作用阶段12、按突出强度一般分为：小型突出（＜50t）、中型突出（50～100t）、大型突出（100～1000t）和特大型突出（≥1000t）四类。13、区域预测方法目前应用比较成熟并被列入《煤矿安全规程》的方法主要有：单项指标法、瓦斯地质统计法、综合指标法、区域预测的瓦斯地质方法。14．板块的边界类型分为：离散型边界、汇聚型边界和转换型边界。15．全球划分的六个大板块：欧亚板块、太平洋板块、印度洋板块、非洲板块、美洲板块和南极洲板块。16．中国的含煤地层主要有形成于晚古生代的石炭—二叠纪含煤地层，中生代的晚三叠世含煤地层，早、中侏罗世含煤地层，晚侏罗-早白垩世含煤地层，第三纪含煤地层。17．预测煤层突出危险性单项指标法临界值：煤的破坏类型Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ；瓦斯放散初速度ΔP=10；煤的坚固性系f=0.5；煤层瓦斯压力P=0.74。18．预测煤层突出危险性综合指标法的D临界值为：0.25；K临界值为：无烟煤20，其它煤种15三、简答题1．谈谈你对“瓦斯是气体地质体”的理解。瓦斯生于煤层，储存于煤层，只要开采煤炭就会有瓦斯涌出来。瓦斯是地质成因的，它是在数千万年至数亿年前由煤的变质作用形成的，它是生于煤层、储存于煤层或围岩中的气体地质体，它的生成条件、运移规律、赋存和分布规律都受着极其复杂的地质作用控制，它在煤层中的赋存状态与煤颗粒、煤分子之间的关系经历过极其复杂的地质历史演化过程，涉及到复杂的区域地质学、煤田地质学、煤化学等知识；它的运移、流动规律涉及到流体力学等知识；它在煤炭开采过程中的涌出和突出规律又涉及到地球动力学、构造地质学、岩体力学、采矿学等知识，所以我们称瓦斯是气体地质体。2．简述顺煤层剪切带构造煤的分布形式和特征？顺煤层剪切带是指沿煤层发育的，剪切面与煤层以小角度相交或者近于平行的剪切带。也称之为顺层滑动构造和顺煤层断层。顺煤层剪切带构造煤的分布形式和特征如下：（1）．与煤层产状一致的顺煤层剪切带这种大规模的顺煤剪切带的走向、倾向和倾角与煤层是近于一致的。构造煤分布广。剪切带沿煤层发育，其位置可以在煤层上部，煤层下部，煤层中部或者整个煤层，其发育层位表现为一个顺层剪切煤层破坏带。（2）．波状起伏的顺煤层剪切带一些影响带较窄但范围较大的顺煤层剪切带在剖面上波状起伏，剪切面产状变化较大。（3）．顺煤层剪切带选层性顺煤层剪切带的发生具有选层性。这一特性决定于煤层的岩石力学强度差异及其煤层所在构造剖面中的位置。根据其选层的级别可以分为三种：即煤层、煤系和构造层。3．简述构造煤光性组构。煤的光性特征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影响。镜质组反射率的一个最大优越性在于它的样品用量相当少。在绝大多数煤中，镜质组是优势组分，它在镜下极易被发现；在显微镜下，镜质组通常是均质的各向同性的（homogeneous）；镜质组颗粒较大，这使反射率测试比较容易。当煤级升高到无烟煤和高级无烟煤时，人们观察到了其二轴光性特征。对于低煤级煤，我们可以测得一个反射率，因煤是各向同性的。对于烟煤，它具有一轴负光性的特点，我们可以测得最大和最小反射率。对于具有二轴光性的无烟煤，最大、最小和中间反射率可以同时获得。4．根据矿区和煤田的地质背景，含煤地层的沉积特征与矿井的相对瓦斯涌出量或煤层瓦斯含量的高低，可以将华北地区划分为哪几个瓦斯分布区，各个瓦斯分布区又包含哪些瓦斯带？由于煤层瓦斯形成条件不同，特别是保存条件的差异，华北地区各矿区和煤田的瓦斯含量的变化是很大的。根据矿区和煤田的地质背景，含煤地层的沉积特征与矿井的相对瓦斯涌出量或煤层瓦斯含量的高低，可以将华北划分为以下七个瓦斯分布区：1、阴山、燕、辽高瓦斯区该区可进一步划分为以下六带：（1）通化、红阳高瓦斯带；（2）北票、柳江高瓦斯带；（3）大青山、乌拉山高瓦斯带；（4）张北、沽源低瓦斯带；（5）宣化、兴隆、承德高瓦斯带；(6)蔚县、京西、京东低瓦斯带。2、鲁、苏北低瓦斯区该区划分为以下四带：(1)鲁西北低瓦斯带；(2)鲁东北低瓦斯带；(3)鲁西南低瓦斯带；(4)丰沛、徐州低瓦斯带。3、冀东、豫北第瓦斯区该区包括以下两个瓦斯带：（1）太行山东麓高瓦斯带；（2）唐山、津南低瓦斯带。4、山西低瓦斯区该区包括以下四个瓦斯带：（1）浑源、五台低瓦斯带；（2）阳泉、晋城高瓦斯带；（3）大同、静乐低瓦斯带；（4）太原、临汾低瓦斯带。5、桌、贺、鄂尔多斯盆地低瓦斯区该区包括以下五个瓦斯带：（1）鄂尔多斯盆地东缘高瓦斯带；（2）渭北低瓦斯带；（3）华亭、黄陵低瓦斯带；（4）东胜、陕北低瓦斯带；（5）桌子山、贺兰山高瓦斯带。6、豫西高瓦斯区该矿区包括以下三个瓦斯带：（1）义马、新安低瓦斯带；（2）宜洛—荥巩高瓦斯带（3）临汝、平顶山、郑州高瓦斯带；7、两淮、豫东高瓦斯区该区分以下三个带：（1）淮南、潘谢高瓦斯带；（2）濉萧、永夏低瓦斯带；（3）临涣、宿县高瓦斯带。5．简述晋城矿区构造演化特征。（1）印支期，构造应力场主压应力方向为S－N向，在阳城以南形成区域性的近E－W向的隆起和断裂，后期成为沁水复向斜盆地的南端端部。在阳城及其以北形成有近E－W向的断裂。如阳城西洪洪－晋城石盘EW向断裂（图5-84）。（2）燕山期，受到强烈的构造挤压作用，形成了一系列NNE向的向、背斜褶皱和压性、压扭性断裂，构造应力场主压应力方向NWW－SEE向，NNE向展布的伊侯山断褶带就是此期构造挤压作用形成。同时与EW向褶皱形成复合构造（图5-87）。燕山中期发生的岩浆活动，使得区内煤层热演化，镜质组反射率R0为3.0％～4.0％，在沁水煤田为最高，同时产生二次生烃作用。使得煤层瓦斯含量普遍在10～30m3/t以上。（3）早第三纪时期，主要受NW－SE向强烈拉张作用，表现为大规模地裂陷活动，断块活动主要表现为绕水平轴旋转，主压应力方位为NE－SW向，同时形成NW－NWW方向的小褶皱；NE、NNE向断裂表现为大幅度地伸展裂陷，并形成断陷盆地。晋城矿区原来一系列NE、NNE向断裂表现为伸展、裂陷活动，晋获断裂带和土沃－寺头断裂带构造应力场发生反转，同时形成了陈沟正断层、伊候山正断层、寺头正断层等。早第三纪时期的构造活动，使得瓦斯得到大量地释放。（4）晚第三纪时期，在NE－SW向挤压应力作用下，显示NE－NNE向断裂右旋走滑，NW－NWW向断裂左旋走滑，还伴有强烈地火山活动，岩浆裂隙式喷发，主要表现为强烈地张扭活动。由早第三纪时期大幅度垂直运动变为晚第三纪的水平扭动。断块由绕水平轴旋转、滑移变为绕垂直轴旋转。（5）第四纪时期，基本上继承了晚第三纪时期的活动，NNE向断裂表现为右旋走滑活动；NWW断裂和近E－W向断裂主要表现为左旋张扭活动。NNW方向构造受到挤压作用。6、简述煤与瓦斯压出的基本特征答：（1）压出有两种形式，即煤的整体位移和煤有一定距离的抛出，但位移和抛出的距离都较小；（2）压出后，在煤层与顶板之间的裂隙中，常留有细煤粉，整体位移的煤体上有大量的裂隙；（3）压出的煤呈块状，无分选显现；（4）巷道瓦斯（二氧化碳）涌出量增大；（5）压出可能无孔洞或呈口大小腔小的楔形孔洞。7、瓦斯地质图法原理是什么？瓦斯地质图法就是在系统收集、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经过认真的筛选，转绘到瓦斯地质图上，就可以直观的看出与各种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可以预测到临近未