矿山工程地质期末考试试题及答案.doc

《矿山工程地质》期末考试试题
简答题：（86分）
1. 请简述矿山工程的特点。(7分)
矿山工程是利用地质体建筑成的露天开采和井工开采工程，矿山工程的主体是由土体和岩体直接组成的建筑物。特点：1、赋存条件具有不可选择性 2、具有明显的时效性。3、具有动态性。4、具有对地质环境强烈的扰动性和对地表环境严重的破坏性。5、相关地质灾害种类繁多，而且伴随着矿山建设和生产的整个服务期间。
2. 矿山建设中常遇到的工程地质问题有哪些？控制这些工程地质问题出现的关键性工程地质条件有哪些？(8分)
矿山建设中常遇到的工程地质问题有如下三组：(1)露天矿边坡稳定性问题；(2)井巷及采场围岩稳定性问题；(3)由于采矿引起的环境工程地质问题。控制上列三组工程地质问题是否出现的关键性工程地质条件： (1)软弱、破碎岩体及软弱夹层；(2)软弱结构面，包括断层带、层间错动带及贯通较长的大节理；(3)地下水；(4)地应力。
3. 请简述矿山工程地质研究的几大方向。(7分)
（1）矿山勘测技术：综合勘测和探测技术在矿山规划、设计、建设和开采等各个阶段均具有重要作用。遥感（RS）、全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）以及地球动力学（Geodynamics）、地球物理（Geophysics）。当前，RS、GPS和GIS技术相互渗透，共同发展为“三S”技术，在矿山勘测中起着越来越重要的作用。（2）露天矿边坡稳定性评价：我国是多露天开采的国家，进行边坡稳定性研究以确定经济合理的边坡角是露天开采技术中的一项重要任务，也是工程地质力学研究中的重要课题。（3）井巷与采场围岩变形控制：矿山建设与生产需要开拓和掘进大量的巷道、硐室及井筒等地下工程，这些工程结构的稳定性分析及维护技术一直是矿山生产中面临的问题，其中，软岩巷道支护和厚表土层井筒破坏是两项具有代表性的典型的井巷围岩稳定性问题。（4）地表与山体移动与控制：大面积采场围岩稳定性控制方法取决于采场顶板管理方法，通常有两种，一是全部冒落法管理顶板；一是采用充填法管理顶板。（5）矿山地质灾害评价与防治：矿山地质灾害是由于人为的采矿活动所直接引起或诱发的灾害,可对生态环境和自然资源造成严重危害和破坏。因此，研究矿山地
质灾害的发生及发展规律、提出防治灾害的措施对保护矿山地质环境显得尤为必要。
4. 请简述主要的矿山工程地质灾害类型。(7分)
矿山是人类工程活动对地质环境影响最为强烈的场所之一。因大规模采矿活动而使矿区自然地质环境发生变异，从而产生影响人类正常生活和生产的灾害性地质作用或现象，称为矿山地质灾害。矿山工程地质灾害种类繁多，发生频率高，损失巨大，而且伴随着矿山建设和生产的整个服务期间。主要有：矿区地面塌陷与地裂缝；矿区荒漠化；岩爆与矿震；煤与瓦斯突出；矿井突水。
5. 露天开采具有哪些优越性？(7分)
我国是多露天开采的国家。露天开采具有如下的优越性：① 作业安全，劳动条件好；② 作业空间不受限制，规模大；③ 劳动生产率高；④露天开采基建周期短，投产快；⑤ 露天开采投资少，开采成本比井工低；⑥回采率高，资源浪费小；⑦易于实现机械化、自动化、现代化；⑧易于管理。
6. 简述露天矿边坡地质体结构的四种基本类型。(7分)
露天矿边坡地质体结构十分复杂，但还是有规律的。该规律受地质建造和后期改造所控制。边坡地质体结构有四种基本类型：①平卧或缓倾层状结构地质体边坡：这类边坡一般为水平或近水平层状沉积岩层构成，所受的地质构造作用轻微，层间错动不发育，层面间有一定的结合能力，属于层状地质体，多为石灰岩和泥质岩与砂质岩互层产出。②板裂结构地质体边坡：该类边坡多为层状岩体(沉积岩或轻变质岩)在褶皱作用下产生层间错动，形成板裂结构地质体。这类地质体的边坡岩层一般为倾斜的，且倾角愈陡，板裂化愈强烈。③块状结构地质体边坡：这类边坡主要由岩浆岩、火山熔岩、变质岩及碳酸盐岩构成，多见于金属矿山。④复合结构地质体边坡：这类边坡的地质体结构有两种类型：①上部为第四纪沉积物，下部为基岩构成；②上部为风化层，下部为新鲜基岩构成。
7. 简述板裂结构地质体边坡主要的几种类型破坏形式。(7分)
板裂地质体的边坡岩层一般为倾斜的，且倾角愈陡，板裂化愈强烈。这类地质结构边坡主要有三种类型破坏形式：① 顺层地质体边坡岩层被切断时易产生顺层滑动；② 顺层高边坡当坡脚未被切断时，易产生溃屈破坏；③ 反倾向岩层的边坡易产生倾倒破坏。
8. 常见的露天矿边坡破坏模式有哪几种类型？(7分)
（1）平面滑动：平面滑动的特点是岩体沿某一软弱层面、或断层面、大节理面下滑。产生平面滑动的条件是：① 控制性结构面的走向与边坡近平行，在边坡上有临空出露，即边坡角大于控制性结构面倾角；② 垂直于边坡走向的控制性结构面倾角α大于结构面的摩擦角φ；③ 地下水活动和各种振动(包括地震和大爆破)往往是这类滑动的触发因素。（2）楔形体滑动：楔形体滑动模式在露天矿大边坡和阶段台阶边坡破坏中极为常见。其基本形式是由两个或三个与边坡斜交的控制性结构面将边坡切割成楔形块体。在自重作用下沿结构面组合交线下滑，它的规模与控制性结构面分布状况有关。（3）曲面滑动模式：曲面滑动模式主要发生于第四纪堆积层、风化层、大型断层破碎带及节理密集切割的碎裂岩体内。（4）倾倒变形模式：当边坡岩体内存在贯通性反倾向软弱结构面时，由于开挖卸荷，在地应力松弛作用下而产生向矿坑内倾倒变形现象。（5）溃屈破坏模式：受到比较强烈的褶曲作用的岩体(包括岩浆岩、沉积岩、变质岩)，层间错动比较发育，而形成板裂结构岩体。（6）复合式破坏模式：这种破坏模式机理并无新鲜内容，但在露天矿边坡破坏中还是常见。
9. 简述工程地质条件类比法应用的条件。(7分)
工程地质条件类比法必须在一定的条件下才有效。这些条件是：① 地质结构相似；② 水文地质条件相似；③大气降水条件相似；④ 边坡施工条件相似；⑤边坡运营条件相似；⑥边坡维护条件相似。
10. 简述常见的几种井巷破坏模型。(7分)
井巷破坏现象考察表明，下列几个破坏模型是极常见的：（1）块体塌落模型：由一条或两条结构面与贯通型节理在洞顶或边墙处，组合成四面体或五面体块体，在自重作用下塌落。（2）随机冒落模型：当巷道穿过断层破碎带、蚀变、风化的岩脉或处于低地应力条件下的碎裂岩体时，易产生塌落拱式倒悬槌体型冒落。（3）顶板塌落模型：由平卧板裂结构岩体组成的顶板，在低地应力环境中，在自重作用下以梁板弯折的方式产生塌落；在高地应力环境中，顶板岩体在轴向力作用下以溃屈方式产生塌落。（4）边墙溃屈破坏模型：这是一种在高地应力条件或自重作用下产生的溃屈破坏。高地应力作用使边墙首先产生弯曲变形，然后在自重作用下产生溃屈破坏。（5）流动变形：流动变形常表现为收敛变形。收敛变形过大时也会导致破坏。收敛变形有两种类型，①弹性回弹，②流动变形。
11. 简述回采过程中解决冲击地压问题的途径。(7分)
目前来说，解决这个问题的途径有三个：①充填采矿法：将采空区利用低价材料充填，以防止顶板冒落诱发产生冲击地压。②冒落采矿法：在回采过程中，采取适当的技术措施，控制顶板，使之随采随冒，利用冒落下来的顶板岩体松胀，将采空区充填起来，防止产生冲击地压。③刀柱采煤法：在采空区留有矿柱，支撑顶板，防止顶板冒落诱发产生冲击地压。
12. 简述矿山环境影响评价报告的内容。(8分)
(1)总论：结合评价项目的特点阐述编制《环境影响报告书》的目的、编制依据、项目报告书的审批意见、评价大纲及其审批意见所采用标准、协作单位及分工等。(2)建设项目的概况：包括建设项目的性质、地点和规模、矿石和岩石数量、组成成分、工艺水平及流程、主要燃料和水的用量及来源、公用设施、近远期发展规划以及有毒有害物质的种类、排放数量及排放方式。(3)建设项目周围地区环境现状：通过必要的测试，收集现有的地质、地貌、气象、水文、土壤、动植物、交通、文化及社会经济和现有污染源的现状资料等，作出环境概况分析。对矿区周围地区大气、水、土壤、噪声的环境质量状况做出简要描述。(4)建设项目对周围环境的影响分析：主要包括对周围地区的地质、水文、气象可能产生的影响分析；对周围地区自然资源可能产生的影响；对周围地区自然保护区、风景游览区、名胜古迹、疗养区等可能产生的影响；各种污染物最终排放量对周围大气、水、土壤的环境质量及居民生活区的影响范围和程度。(5)环境监测制度：包括监测布点原则与监测项目、监测机构的设置、人员、设备等。(6)环境影响的经济损益简要分析：采用计时评价方法将环境损失换算成经济价值，对环境影响的经济损益进行简要分析。(7)环境影响评价结论：分析建设项目对周围环境的影响，对建设项目的环境保护设施进行评述并对环境保护设计提出要求。
问答题：（14分）
13. 《矿区水文地质工程地质勘探报告》中的文字报告部分包括哪些内容。(14分)
（1）工作概况：简述矿区水文地质、工程地质勘探和环境地质调查评价的目的任务，工作时间，完成的工作量和采用的工作方法，对各项工程的质量进行评价以及其他必须说明问题。
（2）水文地质：a. 区域水文地质：简述区域地形、地貌、水文、气象特征；含(隔)水层的岩性、厚度、产状与分布；含水层的富水性及地下水的补给、径流、排泄条件。 b、矿区水文地质：矿区在水文地质单元的位置，最低侵蚀基准面标高和矿坑水自然排泄面标高，首采地段或第开拓水平和储量计算底界的标高；矿区的水文地质边界。含水层的岩性、厚度、产状、分布、埋藏条件、单位涌水量、渗透系数或导水系数、给水度或弹性释水系数，裂隙、岩溶发育程度、分布规律、控制裂隙及岩溶发育的因素；地下水的水位(水压)、水温、水质以及补给、径流、排泄条件；隔水层的岩性、分布、产状、稳定性及隔水性；确定矿床充水主要含水层的依据及其与矿层之间的关系。主要构造破碎带对矿床充水的影响；地表水对矿床充水的影响；老窿水和生产井对矿床充水的影响。 c、矿坑涌水量预测：论证并确定矿区水文地质边界，建立水文地质模型、数学模型并论证其合理性；阐明各计算参数的来源，并论证其可靠性和代表性；对各种计算方法计算的结果进行分析对比，推荐可供矿山建设设计利用的矿坑涌水量，并分析涌水量可能偏大、偏小的原因。 d．矿区水资源综合利用评价：对矿坑水的供排结合及矿区作为供水水源的地下水、地表水、矿泉水和地下热水的水质，水量及其利用条件进行初步评价，如矿区内无可作供水的水源，则应指出供水方向。
（3）矿区工程地质：a．矿区工程地质特征：矿区各工程地质岩组的分布、岩性、厚度和物理力学性质。着重阐明较弱层的分布、岩性、厚度、水理和物理力学性质及其对矿床开采的影响。矿区所在地的构造部位，主要构造线方向，划分各级结构面并阐述各级结构面的特征、分布、产状、规模、充填情况、组合关系及优势结构面对矿床开采的影响。岩体风化带性质，结构类型和发育深度。蚀变带的性质、结构类型和分布范围。b. 工程地质评价：露天边坡的稳定性评价：根据构成边坡岩体的岩性、物理力学性质和结构面发育程度、组合关系、确定边坡类型：阐明软弱夹层的分布、产状、岩性、厚度、水理性质、物理力学性质及其对边坡稳定性的影响；根据需要进行边坡稳定性计算，并提出建议的最终边坡角。井巷围岩稳固性评价：根据矿体及井巷围岩的工程地质特征，评述岩(矿)体的质量，对其稳固性做出评价，指出不稳定的因素，可能产生的工程地质问题及其部位，提出工程措施的建议。
（4）矿区环境地质：a．评述矿区及其附近地区的地震历史，历年来地震的次数、位置及烈度，指出历史上出现的最高烈度，对区域稳定性作出评价。b．预测矿坑水和其他污染源对地下水、地表水的水质可能污染的情况，提出保护地下水、地表水的建议；论述产生地表变形(地裂、塌陷、露采坑、废石堆)对地质环境的影响，矿山环保和复垦情况。评述地下水、地表水的环境质量，确定水环境质量等级。预测因矿山长期排水所产生的地下水位下降的深度、疏干漏斗的扩展范围及邻海矿区引起海水倒灌的情况，评述对当地居民生活用水，工农业用水的影响程度和影响范围。c．预测疏干排水后可能引起的地面塌陷、沉降、开裂的范围和深度，对位于旅游风景点、著名热矿水点附近的矿区还应评述对其影响程度；对位于高山、陡崖、深谷的矿区，应预测矿床开采可能引起的山体开裂、危岩崩落、滑坡复活的范围和影响程度，提出防治地质灾害的建议。d．对矿体(层)埋藏深度大于500m的矿区，应阐明矿区内不同深度和各构造部位的地温变化和地温梯度。指出高温区的分布范围，并分析其产生的原因。
（5）结论：论述矿区水文地质工程地质和地质环境的类型，勘探成果能否满足规范的要求，能否作为矿山建设的依据；简述矿区主要水文地质工程地质环境地质问题的结论；指出勘探工作中存在的主要问题和开采过程中可能出现的问题，提出下步工作的意见及防治的建设。