2025年煤炭矿井水文地质勘探知识考察试题及答案解析

2025年煤炭矿井水文地质勘探知识考察试题及答案解析一、单项选择题（每题1分，共20分。每题只有一个正确答案，请将正确选项字母填入括号内）1.在华北型煤田，下列哪一组地层组合最常构成“煤—灰—砂”型突水通道？（）A.太原组灰岩—山西组砂岩—煤层B.本溪组铝土岩—太原组灰岩—煤层C.山西组砂岩—下石盒子组泥岩—煤层D.上石盒子组砂岩—煤层—太原组灰岩答案：A解析：太原组灰岩富水性强，山西组中粗粒砂岩垂向裂隙发育，二者与煤层形成“上覆灰岩—煤层—下伏砂岩”组合，采动裂隙贯通后极易形成高压突水通道。2.采用音频大地电磁测深（AMT）进行灰岩富水性预测时，若反演电阻率ρ＜20Ω·m且相位φ＞45°，则最可能指示（）A.干燥完整灰岩B.弱含水裂隙灰岩C.强含水岩溶灰岩D.铝质泥岩隔水层答案：C解析：低阻高相位是含电解质地下水的典型响应，灰岩中岩溶裂隙越发育，含水越丰富，电阻率下降越显著。3.某矿井斜井掘进至+350m水平时，工作面出现“顶板淋水增大—水色发蓝—有H₂S味”三联征，最先应考虑的突水水源是（）A.第四系孔隙水B.太原组薄层灰岩水C.奥陶系峰峰组灰岩水D.本溪组铝土岩水答案：C解析：奥灰水富含SO₄²⁻与H₂S，水化学类型为SO₄·HCO₃—Na·Ca型，遇铁呈蓝色，气味刺鼻，突水前常出现“蓝水”预兆。4.根据《煤矿防治水细则》，下山采区首采面掘进前，应施工的区域探查钻孔数量不得少于（）A.1个B.2个C.3个D.4个答案：C解析：细则第4.3.2条规定，下山首采面必须形成“三孔”控制，即沿煤层倾斜方向布置3个穿透奥灰的探查孔，确保圈定富水异常区。5.在矿井涌水量Q—降深S曲线拟合中，若Q∝S⁰·⁵，则该曲线类型属于（）A.潜水完整井抛物线型B.承压完整井直线型C.潜水完整井直线型D.承压完整井抛物线型答案：A解析：潜水完整井当降深较小时，Q∝S²；当降深较大进入混合流时，Q∝S⁰·⁵，表现为抛物线型。6.采用瞬变电磁法（TEM）探测巷道迎头前方80m含水体，若关断时间为2μs，发射线圈边长为2m，则理论上可分辨的最小含水层厚度约为（）A.1mB.2mC.4mD.8m答案：B解析：TEM垂向分辨率≈0.5倍发射线圈边长，2m边长对应最小可分辨厚度约1m，但考虑噪声与反演误差，工程上取2m。7.某矿工作面底板隔水层由5m厚铝质泥岩与3m厚粉砂岩互层组成，其综合抗张强度σ_t=0.8MPa，底板奥灰水头压力p=1.2MPa，按“下三带”理论，该工作面是否会发生底板突水？（）A.会，因p＞σ_tB.不会，因隔水层厚度＞8mC.会，因水压大于0.5倍隔水层厚度D.无法判断，需计算导升带高度答案：D解析：底板突水需同时满足“水压大于临界水压、导升带与破坏带贯通、存在突水通道”三条件，仅凭强度与厚度无法直接判断，必须计算导升带高度。8.在井下注浆改造奥灰含水层时，若注浆压力p₀=3MPa，岩体裂隙开度b=0.2mm，浆液黏度μ=0.025Pa·s，则按平行板模型估算浆液有效扩散半径R（m）约为（）A.5B.10C.15D.20答案：B解析：R=√(p₀·b²·t/3μ)，取t=2h=7200s，代入得R≈9.8m，工程取10m。9.下列哪项不是矿井水文地质类型划分“复杂型”的必备指标？（）A.年均单位涌水量q＞5L/(s·m)B.突水系数T_s＞0.1MPa/mC.历史最大突水量＞600m³/hD.存在未疏放的奥灰强含水层答案：C解析：复杂型划分以“含水层富水性、突水系数、构造及开采条件”为核心，历史突水量仅作参考，非必备。10.采用水化学Piper三线图判别突水水源时，若水样落入“Ⅱ区”，则其水化学类型为（）A.HCO₃—CaB.SO₄—NaC.Cl—NaD.HCO₃·SO₄—Ca·Mg答案：D解析：Piper图Ⅱ区代表碱土金属弱酸型，即Ca·MgHCO₃·SO₄型，常见于灰岩与砂岩混合水。11.井下超前探放水钻孔的止水套管长度，在岩层中应不小于（）A.3mB.5mC.7mD.10m答案：C解析：《煤矿安全规程》第326条明确，岩层中止水套管长度≥7m，且耐压≥1.5倍静水压力。12.在三维地震属性中，最能反映小断层及裂隙发育带的是（）A.瞬时相位B.相干体C.波阻抗D.振幅梯度答案：B解析：相干体通过计算道间相似性，可突出断层、裂隙等不连续地质体，分辨率可达10m级。13.某矿采用“疏—堵—排”综合防治水模式，其中“堵”环节的核心参数是（）A.钻孔涌水量B.浆液结石率C.突水系数D.含水层渗透系数答案：B解析：结石率直接决定注浆帷幕的堵水效果，一般要求≥85%。14.工作面回采后，采用“三带”高度预计公式H_f=100M/(3.3+8.1h)，其中h代表（）A.采高B.埋深C.直接顶厚度D.倾角修正系数答案：C解析：h为直接顶岩性硬度系数，岩性越硬，H_f越小。15.在井下安装孔口流量计进行大流量放水试验时，若孔口出现“喘气”现象，最可能原因是（）A.孔内坍塌B.孔口阀门脱落C.负压进气D.流量计损坏答案：C解析：大流量放水使孔口形成负压，管路密封不严时空气被吸入，产生“喘气”。16.下列关于井下瞬变电磁法发射框布置的说法，正确的是（）A.发射框应平行巷道轴向布置B.发射框应覆盖巷道迎头180°范围C.发射框边长越大，探测盲区越小D.发射框应紧贴巷道底板以减少电磁噪声答案：B解析：井下空间狭小，发射框扇形布置可覆盖迎头前方180°，提高前方异常体响应。17.采用氚同位素（³H）测年法判断地下水滞留时间，若样品³H活度＜0.8TU，则该地下水最可能为（）A.现代大气降水B.1950—1963年“核爆”水C.古地下水（＞50年）D.混合水答案：C解析：大气降水³H活度约5–15TU，＜0.8TU表明无核爆补给，滞留时间＞50年。18.某矿奥灰含水层注浆改造后，进行压水试验，若吕荣值q_L＜1Lu，则表明（）A.岩体完整，无需注浆B.岩体微裂隙，可注性一般C.岩体中等透水，需加密注浆D.岩体强透水，需重新注浆答案：A解析：q_L＜1Lu为微透水，注浆帷幕质量合格，无需二次注浆。19.在井下放水试验中，若观测孔水位恢复曲线呈“S”型，则表明含水层（）A.均质无限边界B.存在越流补给C.边界为隔水断层D.边界为定水头河流答案：B解析：S型恢复曲线反映主含水层与相邻弱透水层之间存在越流，水位恢复速率由慢—快—慢。20.某矿采用“下行式”底板注浆改造，其注浆顺序为（）A.由巷道两侧向中间B.由中间向两侧C.由深部向浅部D.由浅部向深部答案：D解析：下行式注浆先封闭浅部裂隙，形成“盖板”，再逐步向深部高压注浆，防止浆液无序扩散。二、多项选择题（每题2分，共20分。每题有两个或两个以上正确答案，多选、少选、错选均不得分）21.下列哪些方法可用于快速判别突水水源？（）A.水化学离子比值法B.荧光光谱法C.地下水年龄测定D.水质温度示踪E.微量放射性元素法答案：A、B、D、E解析：地下水年龄测定耗时数周，无法“快速”判别，其余方法均可在1小时内完成。22.关于“突水系数”T_s=p/(M−h)的表述，正确的是（）A.p为含水层静水压力B.M为隔水层厚度C.h为导升带高度D.T_s＞0.06MPa/m为危险区E.T_s＞0.1MPa/m必须采用注浆改造答案：A、B、C、E解析：0.06MPa/m为预警值，0.1MPa/m为强制注浆改造值。23.下列哪些因素会增大工作面底板突水概率？（）A.断层倾角＞45°B.底板存在岩溶陷落柱C.采高增大D.奥灰水头压力增大E.直接顶为厚层坚硬砂岩答案：A、B、C、D解析：直接顶坚硬只会减小“三带”高度，对底板突水影响较小。24.井下放水试验中，导致Q—S曲线出现“回弹”现象的原因有（）A.含水层被疏通B.孔壁坍塌C.水泵吸入口堵塞D.观测孔水位计故障E.断层活化导水答案：B、C、D解析：回弹指降深减小而流量反而增大，多为机械故障或孔内坍塌造成。25.采用地面–井下联合微震监测突水前兆时，微震事件参数出现哪些组合可视为危险信号？（）A.能量E＞10⁴JB.视应力Δσ＞0.5MPaC.b值＜0.7D.事件率突增10倍E.主频由高频向低频迁移答案：A、B、C、D、E解析：五项均为岩石破裂由稳态向失稳过渡的典型微震前兆。26.关于井下注浆材料，下列说法正确的是（）A.超细水泥粒径D₉₀＜10μmB.水玻璃–磷酸体系可用于快速堵水C.化学浆液结石体强度＞水泥浆液D.水泥–水玻璃双液浆初凝时间可调至30sE.聚氨酯浆液遇水膨胀倍数可达20倍答案：A、B、D、E解析：化学浆液结石体强度一般低于水泥浆液，但黏度低、可注性好。27.下列哪些属于《煤矿防治水细则》规定的“四步工作法”？（）A.地质勘探B.物探先行C.钻探验证D.化探跟进E.综合治理答案：B、C、D、E解析：四步为“物探先行、钻探验证、化探跟进、综合治理”。28.在矿井水文地质补勘中，需要重点控制的“三线”是指（）A.积水线B.探水线C.警戒线D.停采线E.防水煤柱线答案：A、B、C解析：三线为积水线、探水线、警戒线，用于圈定老空水威胁范围。29.下列哪些技术可用于提高奥灰含水层注浆覆盖率？（）A.分段下行注浆B.高压旋喷注浆C.孔内瞬变电磁复测D.光纤分布式测温E.钻孔电视成像答案：A、B、C、E解析：光纤测温主要用于渗流监测，对提高覆盖率无直接作用。30.关于矿井涌水量预测，下列说法正确的是（）A.大井法适用于非均质含水层B.数值模拟法可预测多工况涌水量C.解析法需满足均质、各向同性假设D.类比法要求地质条件高度相似E.涌水量预测误差应＜20%答案：B、C、D解析：大井法仅适用于均质含水层；预测误差控制目标为＜30%。三、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）31.在同一含水层中，渗透系数K与导水系数T成正比关系。（√）32.井下放水试验中，若观测孔水位降深出现“跳跃”，一定表明存在断层沟通。（×）33.采用直流电测深法时，AB/2越大，探测深度越浅。（×）34.注浆压力越高，浆液扩散半径一定越大。（×）35.奥灰含水层水化学类型一般为SO₄·HCO₃—Ca·Mg型。（√）36.工作面底板注浆改造后，突水系数可降至0.06MPa/m以下。（√）37.老空水探放时，放水钻孔应遵循“大孔径、高压力、大流量”原则。（×）38.采用氘过量（dexcess）可判断地下水是否经历蒸发。（√）39.在井下瞬变电磁探测中，接收线圈与发射线圈重合布置可提高纵向分辨率。（×）40.当矿井水文地质类型划分为“极复杂”时，必须建立专门的防治水机构。（√）四、填空题（每空1分，共20分）41.在华北型煤田，太原组灰岩含水层厚度一般为________m，单位涌水量常见________L/(s·m)。答案：8–20；0.5–542.井下放水试验中，当Q—S曲线呈“抛物线”型时，表明含水层处于________流态，此时涌水量预测宜采用________法。答案：紊流；二次曲线43.根据“下三带”理论，底板隔水层由________带、________带和________带组成。答案：导水破坏；完整隔水；承压导升44.注浆改造奥灰含水层时，常用的四种浆液材料为水泥浆、________、________和________。答案：水玻璃–磷酸；超细水泥；化学浆液（聚氨酯）45.采用音频大地电磁测深时，若频率f=1kHz，则对应趋肤深度δ≈________m（设ρ=50Ω·m）。答案：≈7146.在井下微震监测中，b值定义为________与________之间的对数线性斜率，b值持续下降预示________。答案：震级；频度；大破裂即将发生47.根据《煤矿安全规程》，下山掘进工作面探放水钻孔超前距不得小于________m，帮距不得小于________m。答案：30；2048.老空水探放时，放水钻孔终孔孔径一般不小于________mm，放水过程中应定时观测________和________。答案：75；水量；水压49.采用数值模拟预测矿井涌水量时，常用的两种软件为________和________。答案：MODFLOW；FEFLOW50.在井下注浆施工中，浆液结石率应≥________%，结石体28d抗压强度应≥________MPa。答案：85；10五、简答题（每题10分，共30分）51.简述“突水系数”在底板注浆改造设计中的应用步骤。答案：（1）收集底板隔水层厚度M、奥灰水头压力p、导升带高度h；（2）计算原始突水系数T_s=p/(M−h)；（3）若T_s＞0.1MPa/m，则必须进行注浆改造；（4）设计注浆孔间距L=2R（R为浆液扩散半径），通过现场试验确定R；（5）注浆后重新取芯，压水试验求取q_L，计算剩余突水系数T_s′=p/(M′−h′)，要求T_s′≤0.06MPa/m；（6）若T_s′仍超标，则加密注浆孔或提高注浆压力，直至满足安全标准。52.说明如何利用水化学Piper三线图快速判别华北型煤田三大突水水源（老空水、太原组灰岩水、奥陶系灰岩水）。答案：（1）老空水：落入Piper图Ⅰ区，HCO₃—Ca·Mg型，TDS＜1g/L，Na⁺/Cl⁻≈1；（2）太原组灰岩水：落入Ⅱ区，HCO₃·SO₄—Ca·Mg型，TDS1–2g/L，SO₄²⁻/HCO₃⁻≈0.5–1；（3）奥陶系灰岩水：落入Ⅲ区，SO₄—Na·Ca型，TDS＞2g/L，SO₄²⁻/HCO₃⁻＞2，Na⁺/Cl⁻＞1，常伴H₂S气味；（4）现场取新鲜水样，滴加BaCl₂若立即出现大量白色沉淀，可快速判定SO₄²⁻含量高，倾向奥灰水；（5）结合水温、颜色、气味，可在30分钟内完成水源判别，为应急撤人提供依据。53.概述地面–井下联合微震监测系统在深部奥灰突水预警中的关键技术流程。答案：（1）台网布设：地面采用8–12台宽频地震仪，井下采用24通道微震检波器，形成三维台阵；（2）定位算法：采用Geiger法与双差定位结合，定位误差＜10m；（3）参数提取：计算能量E、视应力Δσ、b值、主频f_c；（4）前兆识别：当E＞10⁴J、Δσ＞0.5MPa、b值＜0.7且持续下降、事件率突增10倍、主频由高频向低频迁