井下直流电法勘测底板富水性的实践

2012-05-03乔瑶峰蒋伟峰

中国煤炭工业 2012年2期

文/乔瑶峰蒋伟峰

井下直流电法勘测底板富水性的实践

文/乔瑶峰蒋伟峰

郑煤集团米村矿现已进入开采后期，随着边角煤的回收，临近大断层煤柱工作面开采，地质条件日复杂，次生、派生断裂构造发育，极易诱发水害事故。为此，必须要查清工作面构造及底板含富水性情况。但传统钻探对于目标盲目情况，工作量大且施工困难。而利用物探方法，能够简便、快速、直观地查清工作面构造及底板含富水性特征，井下直流电法是目前采用的最主要物探技术之一。

一、井下直流电法原理及方法

1.基本原理

矿井直流电法属全空间电法勘探。它以岩石的电性差异为基础，在全空间条件下建场，在地下巷道中进行电法测量工作，地下电流通过布置在巷道内的供电电极在巷道周围岩层中建立起全空间稳定电场，该稳定电场特征取决于巷道周围岩石的电性特征及其赋存状态，测量该电场的变化规律，使用全空间电场理论处理和解释，找到巷道周围岩石中引起电场变化的水文、地质构造等规律。

2.理论依据及勘探方法

在一定的范围内，大地的表层可以看作是“半无限均匀介质”，地表供电电极将在地表一定深度范围内按特定规律分布电场、电流和电压。直流对称四极法就是通过一定供电电极向地下供电,测量地表电流与电压来计算地下电阻率值。

直流对称四极法是研究某一深度方向地层电性变化的规律，从而获得该深度方向上地层中各种地质信息的一种物探方法（见原理图）。它是在同一点逐次增大供电电极距，使勘探深度由小逐渐变大，观测测量点附近沿深度方向由浅到深岩石电阻率的变化特征。它主要用于研究解决电性分层和水文地质问题。

井下电法探测原理图

3.数据处理

使用煤炭科学院西安分院winXP直流电法处理系统将数据传输入计算机，利用配套超前探测处理解释软件进行数据处理，然后在surfer8软件中成图，对成果资料进行解释。

二、底板富水性勘测

1.勘测过程

米村矿进入开采后期，要进行边角煤的回收，28091工作面沿张湾断层保护煤柱布置。张湾断层倾向NW，倾角60°，落差160m～260m，若工作面掘进过程中揭露次生、派生断裂构造发育且与张湾断层联通且导水，诱发深部强含水层涌水，小则造成工作面停产，大则造成矿井被淹或人员伤亡等重大水灾事故。因此，首先要探明工作面回采巷道底板含富水性情况，但打钻探测工作量大且施工困难，经研究决定采用井下直流电法物探技术对巷道底板含富水性情况进行勘测。

以28091工作面上副巷一次勘测为例。从上副巷口向里40m开始布设测点，沿上副巷往里依次布设，布极方法：每隔20m布置一个测点，每一测点对称布设供电电极A、B和接收电极M、N，初始OA=4m，A、B极以4m增量跑极，初始OM=1m，M、N以1m增量跑极，每个测点视观测深度选择跑极次数；共布设测点11个，探测巷道260m；最大测深40m，最小测深4m。

28091工作面上副巷直流电法测深剖面图

2.勘测结果（见28091工作面上副巷直流电法测深剖面图）

图中颜色较蓝部分为低阻异常区，数字代表距上副巷口距离。从上副巷探测剖面图中看出：中副巷低阻异常区零星分布，范围较小，具体位置分别为距上口点40～60m、110～138m、175～185m、210～225m四段。其中第一段阻值相对较小，可能为局部底板富水影响所致；第二段、第三段异常区范围小，且阻值大多在60以上，可能为受28081工作面采动影响，局部底板裂隙含水影响所致；第四段异常区距离断层较近，可能为底板裂隙含水影响所致。