高密度三维电法在矿井断层构造含（导）水性探测中的应用_毛庆福.pdf

煤矿现代化2019 年第 6 期总第 153 期 1概 况 阳城煤矿 3305 工作面位于三采区深部，设计开 采 3 煤层，工作面煤层赋存标高 - 870m 至 - 1050m， 倾角 25～35,平均 29， 煤层平均厚度 7.2m， 煤 层底板距三灰含水层间距 54m， 距奥灰含水层间距约 210m；该工作面皮顺联络巷掘进期间邻近且穿过 DF53 断层 （落差 35m， 倾角 30， 走向 62 ） ， 断层的 含 （导） 水性不明， 3305 工作面掘进及回采期间受底 板三灰及奥灰承压水及 DF53 断层水害威胁。 为保障矿井生产接续及职工生命财产安全， 故利 用该项技术超前探测查明 3305 工作面底板含水层富 水性及 DF53 断层构造的含 （导 ） 水性， 从而有针对性 的制定并落实有效防治水措施， 确保工作面采掘安全。 图 13305 工作面 DF53 断层高密度三维电法勘探区域图 2勘探范围 阳城煤矿 3305 工作面为一长 760m、宽 210m的 近矩形区域， 面积约 159600m2， 设计工作面底板最大 探测深度为底板下 240m。如图 1 所示。 3技术原理 井下高密度三维电法是利用直流电法测定工作 面煤岩层电阻率， 根据岩层与岩层之间、 岩层与煤层 之间的电阻率差异，结合岩石和煤层与矿物成分、 岩 性、 层理、 含水性、 孔隙度和孔隙结构等相互关系， 解 释分析勘探区域岩层及断层构造的含 （导 ） 水性。 勘探时通过工作面轨顺布设一对接地电极把电 流供入煤岩体， 皮带顺槽布设另一对接地电极接收电 流用于观测， 计算岩石电阻率所必需的电位或电位差 信息， 供电及测量电极一般布置在两顺槽的顶底板或 采帮上，全方位观测工作面内稳恒电流场的分布、 变 化规律。 3305 工作面底板的三灰及奥灰地层为沉积岩地 层， 岩性为砂岩与泥岩互层， 且成层性较好， 能够较好 的通过电阻率与地层岩性的对应关系， 反应出面内存 在的高低阻异常区，如果所探测工作面底板及 DF53 断层含 （导 ） 水， 则其导电性将增强， 电阻率则降低。 4施工方法 高密度三维电法在矿井断层构造含 （导 ） 水性探测中的应用 毛庆福 ， 高学亮 ， 刘 震 （山东济矿鲁能煤电股份有限公司阳城煤矿 ， 山东 汶上 272502 ） 摘要 利用高密度三维电法技术对 3305 工作面底板含水层富水性及 DF53 断层含 （导 ） 水性进行探 测， 构建电阻率三维数据体， 查明工作面底板地层富水性及 DF53 断层的含 （导 ） 水性， 指导 3305 工作 面防治水工作， 确保工作面采掘不受水害影响， 从而实现矿井安全生产。 关键词 含 （导 ） 水性 ； 探测 ； 高密度三维电法 ； 防治水 中图分类号 TD745文献标识码 A文章编号 1009-0797 （2019 ） 06-0064-02 Application of high-density three-dimensional electric in water-detection of mine fault structure MAO Qingfu , GAO Xueliang , LIU Zhen Shandong Jinyuan Luneng Coal and Electricity Co., Ltd. Yangcheng Coal Mine, Wenshang, Shandong 272502 Abstract High-density three-dimensional electric was used to detect the water-rich aquifer of the 3305 working face and the wa- ter content of the DF53 fault. The three-dimensional data volume of the resistivity was constructed to find out the water-rich layer of the working face and the content of the DF53 fault. Guide water, guide the 3305 working face to prevent water work, ensure that the mining face is not affected by water damage, so as to achieve safe production of mines. Key words water-containing conducting; detection; high-density three-dimensional electric ; water prevention 64 ChaoXing 煤矿现代化2019 年第 6 期总第 153 期 4.1施工采集参数 利用 WJDJ- 3 型高密度电阻率系统在 3305 工作 面进行数据的勘探和采集，分别在 3305 轨顺及皮顺 采帮侧布设电极装置， 其施工采集参数如下 布设道数 64 道 勘测层数 32 勘测方式 依次滚动 每道间距 间隔 10m 工作方法 轨顺和皮顺分别布设发射电极和接收 电极 供电电压 电压值 180V 4.2测点布置及工程量 在 3305 工作面轨道顺槽和皮带顺槽采帮侧进行 探测数据采集工作， 分别以 10m 间距布设电极， 共布 设电极 146 个， 总长度 1460m， 保证每个电极采集数 据 30 个， 本次探测共采集数据 4380 个， 设备布置用 时 80min， 采集数据用时 130min， 共用时 210min。除 个别数据可能受工作面内杂散电流影响外出现异常， 其它探测数据均有效可用。 5勘探成果分析 根据高密度三维电法在 3305 工作面探测的数 据， 利用 Slicer Dicer 三维可视化系统进行模拟分析， 采用纵向及横向切片技术精确圈定了低阻异常范围， 并结合 3305 顺槽掘进期间实际揭露的地质及水文地 质资料， 解释出了底板三灰和奥灰含水层的富水性和 DF53 断层构造带的含 （导 ） 水性。 5.13305 面底板地层富水性分析 工作面底板下距三灰约 54m， 三灰厚度约 5m， 三 维图为工作面底板下 58m 的电阻率顺层切片，根据 顺层切片低阻异常区的分布，解释出了 3305 工作面 底板三灰含水层富水性极弱， 且分布不均； 工作面底 板下距奥灰约 210m， 本次探测最大深度 280m,进入 奥灰内部 70m， 通过综合分析电阻率顺层切片低阻异 常区的分布，解释出了 3305 工作面底板奥灰含水区 域局部富水， 但岩溶裂隙不发育， 含水性不均一的特 点。如图 2 所示 图 23305 工作面底板地层电阻率三维数据体 5.2DF53 断层含 （导） 水性分析 分析 3305 工作面底板地层电阻率三维数据体及 其全部顺层、 垂层切片， 在 DF53 断层带大部位置 （距 切眼 260m 以外） 存在明显低阻异常， 该低阻异常在 包括三灰、 奥灰等地层均有明显显示， 在垂层切片上 下贯通，说明 DF53 断层在距切眼 260m以外位置含 水， 具有导通三灰、 奥灰水的可能性， 该现象在数据体 低阻异常分布图反映直观、 明显。如图 3 所示 图 33305 工作面 DF53 断层电阻率三维数据体低阻异常分布 6 结论建议 1 ） 根据探测成果分析， 3305 工作面底板三灰及 奥灰含水层局部富水， 但岩溶裂隙不发育， 富水性不 均一， 且径流不畅， 在不受断层及采动影响的情况下， 一般不会对工作面采掘造成影响。 2 ） 根据探测成果分析， 阳城煤矿 DF53 断层在距 切眼 260m 以外位置含水， 具有导通三灰、 奥灰水的 可能性。 3 ） 阳城煤矿3305工作面内FD228及FD49断层， 在 受采动影响后， 存在导通 DF53 断层带水的可能性。 建议针对本次高密度三维电法勘探出的含水异 常区域， 严格按照 煤矿防治水细则 要求开展钻探验 证工作， 要求 3 煤底板探查孔终孔位置穿透三灰含水 层底板， DF53 断层探查孔终孔位置穿过断层带富水 异常区。 参考文献 [1 李世峰， 金瞰昆， 刘素娟.矿井水文地质[M].中国矿业大学 出版社， 2009 （10） . [2] 曹代勇， 陈江峰.煤炭地质勘查与评价[M].中国矿业大学 出版社,2010 （5）. 作者简介 毛庆福 （1983.2-）男， 汉族， 2008 年毕业于山东科技大 学， 采矿工程专业， 本科学历， 学士学位， 采煤工程师， 现就职 于山东济矿鲁能煤电股份有限公司阳城煤矿， 总工程师。 （收稿日期 2019- 4- 10） 65 ChaoXing