2鲁晶津--矿井电法在煤层采动破坏和水害监测中的应用进展.pdf

第 ４７ 卷第 ３ 期煤 炭 科 学 技 术Ｖｏｌ􀆱 ４７ Ｎｏ􀆱 ３ ２０１９ 年３ 月Ｃｏａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｍａｒ.２０１９ 移动扫码阅读 鲁晶津ꎬ王冰纯ꎬ颜 羽.矿井电法在煤层采动破坏和水害监测中的应用进展[Ｊ].煤炭科学技术ꎬ２０１９ꎬ４７ ３１８－２６.ｄｏｉ１０􀆱 １３１９９/ ｊ􀆱 ｃｎｋｉ􀆱 ｃｓｔ􀆱 ２０１９􀆱 ０３􀆱 ００３ ＬＵ ＪｉｎｇｊｉｎꎬＷＡＮＧ ＢｉｎｇｃｈｕｎꎬＹＡＮ Ｙｕ.Ａｄｖａｎｃｅｓ ｏｆ ｍｉｎｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ｍｅｔｈｏｄ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ｃｏａｌ ｓｅａｍ ｍｉｎｉｎｇ ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｉｎｒｕｓｈ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ[Ｊ].Ｃｏａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１９ꎬ４７３１８－２６.ｄｏｉ１０􀆱 １３１９９/ ｊ􀆱 ｃｎｋｉ􀆱 ｃｓｔ􀆱 ２０１９􀆱 ０３􀆱 ００３ 矿井电法在煤层采动破坏和水害监测中的应用进展 鲁晶津１ꎬ王冰纯１ꎬ颜 羽２ １.中煤科工集团西安研究院有限公司ꎬ陕西 西安 ７１００７７ꎻ２.西安科技大学 地质与环境学院ꎬ陕西 西安 ７１００５４ 摘 要煤层采动破坏容易引起突水事故ꎬ严重威胁了矿井的安全生产ꎮ 煤矿突水事故防治集中于回 采前的隐患探查ꎬ对回采过程中发育的导水通道尚缺乏行之有效的探查手段ꎮ 因此ꎬ从煤矿顶、底板 突水机理分析出发ꎬ对比了煤矿井下采用的多参数传感器监测、微震监测以及电法监测等监测方法ꎬ 其中电法监测因其对煤岩电阻率变化较敏感ꎬ在煤层采动破坏和水害监测中得到了广泛应用ꎮ 矿井 电法监测最初主要被用于煤层顶、底板破坏监测ꎬ随着矿井电法监测设备的成功研制ꎬ相关学者对采 动破坏过程的电场响应特征展开了深入研究ꎬ矿井电法监测逐渐向水害监测发展ꎬ并在井下现场应用 中发展出了不同的观测方法ꎮ 矿井电法监测数据的处理解释目前一般采用视电阻率断面图或电阻率 反演成像ꎬ因受数据采集中各种干扰因素的影响成像分辨率较低ꎮ 广泛应用于近地表探测的时移电 阻率成像法ꎬ通过改进数据采集方式、对数据进行预处理、优化反演方法以及在反演过程中选择合适 的正则化约束方法等手段ꎬ大幅提高了监测数据的成像分辨率ꎬ该方法可同样适用于煤矿井下电法监 测数据的处理解释ꎮ 早期的矿用电法仪器主要用于工作面水害隐患的静态探测ꎬ近年来真正意义上 的矿用电法监测设备已经研制成功并进入推广应用阶段ꎮ 随着新版煤矿防治水细则２０１８ 年的 施行ꎬ矿井电法监测迎来了新的发展机遇ꎮ 然而煤矿井下施工环境复杂、观测空间有限ꎬ矿井电法用 于煤层采动破坏和水害监测时尚面临着电磁干扰、一致性校正、成像方法、多解性及水害预警等问题 有待解决ꎮ 针对上述问题ꎬ需要进一步提高监测设备的抗干扰能力ꎬ改进数据预处理方法ꎬ采用时移 电阻率成像提高解释精度ꎬ同时加强导水通道发育过程电场响应特征及电性变化与水害风险定性关 系的研究ꎬ最终达到对矿井水害进行监测预警的目的ꎮ 关键词矿井电法监测ꎻ顶底板破坏ꎻ导水通道ꎻ时移电阻率成像ꎻ水害预警ꎻ智能矿山 中图分类号ＴＤ６７ꎻＰ６３１ 文献标志码Ａ 文章编号０２５３－２３３６２０１９０３－００１８－０９ Ａｄｖａｎｃｅｓ ｏｆ ｍｉｎｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ｍｅｔｈｏｄ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ｃｏａｌ ｓｅａｍ ｍｉｎｉｎｇ ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｉｎｒｕｓｈ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ＬＵ Ｊｉｎｇｊｉｎ１ꎬＷＡＮＧ Ｂｉｎｇｃｈｕｎ１ꎬＹＡＮ Ｙｕ２ １.Ｘｉ’ａｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ＩｎｓｔｉｔｕｔｅꎬＣｈｉｎａ Ｃｏａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏｒｐ.ꎬＸｉ’ａｎ ７１００７７ꎬＣｈｉｎａꎻ２.Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｇｅｏｌｏｇｙ ａｎｄ ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔꎬＸｉ’ａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＸｉ’ａｎ ７１００５４ꎬＣｈｉｎａ ＡｂｓｔｒａｃｔＣｏａｌ ｓｅａｍ ｍｉｎｉｎｇ ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｍｉｇｈｔ ｃａｕｓｅ ｗａｔｅｒ ｉｎｒｕｓｈ ｗｈｉｃｈ ｔｈｒｅａｔｅｎｓ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｍｉｎｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｓｅｒｉｏｕｓｌｙ.Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ ｗａｔｅｒ ｉｎｒｕｓｈ ｉｓ ｍａｉｎｌｙ ｆｏｃｕｓｅｄ ｏｎ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｄｄｅｎ ｄａｎｇｅｒｏｕｓ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｂｅｆｏｒｅ ｍｉｎｉｎｇ.Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｐｐｒｏａｃｈ ｆｏｒ ｗａｔｅｒ ｃｈａｎｎｅｌꎬｗｈｉｃｈ ｄｅｖｅｌｏｐｓ ｄｙｎａｍｉｃａｌｌｙ ｄｕｒｉｎｇ ｍｉｎｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓꎬｉｓ ｓｔｉｌｌ ｉｎｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔ.Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｓｔａｒｔｓ ｆｒｏｍ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｉｎｒｕｓｈ ｆｒｏｍ ｒｏｏｆ ａｎｄ ｆｌｏｏｒ ｏｆ ｃｏａｌ ｍｉｎｅꎬｃｏｍｐａｒｅｓ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ ｕｓｅｄ ｉｎ ｃｏａｌ ｍｉｎｅꎬｓｕｃｈ ａｓ ｍｕｌｔｉ－ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｓｅｎｓｏｒ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇꎬｍｉｃｒｏ－ｓｅｉｓｍｉｃ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ.Ａｍｏｎｇ ｔｈｏｓｅ ｍｅｔｈｏｄｓꎬｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｉｓ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｃｏａｌ ｓｅａｍ ｍｉｎｉｎｇ ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｉｎｒｕｓｈ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇꎬｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｉｔｓ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｔｏ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ｃｏａｌ ａｎｄ ｒｏｃｋ ｍａｓｓ. Ｍｉｎｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｗａｓ ｍａｉｎｌｙ ｕｓｅｄ ｔｏ ｍｏｎｉｔｏｒ ｔｈｅ ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏａｌ ｓｅａｍ ｒｏｏｆ ａｎｄ ｆｌｏｏｒ ａｔ ｆｉｒｓｔ.Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌ 收稿日期２０１８－１１－２３ꎻ责任编辑赵 瑞 基金项目国家重点研发计划资助项目２０１７ＹＦＣ０８０４１０３ 作者简介鲁晶津１９８３ꎬ女ꎬ湖北随州人ꎬ副研究员ꎬ博士ꎮ Ｅ－ｍａｉｌｌｕｊｉｎｇｊｉｎ＠ ｃｃｔｅｇｘｉａｎ.ｃｏｍ ８１ 中国煤炭行业知识服务平台w w w . c h in a c a j . n et 鲁晶津等矿井电法在煤层采动破坏和水害监测中的应用进展２０１９ 年第 ３ 期 ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｍｉｎｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔꎬｒｅｌｅｖａｎｔ ｓｃｈｏｌａｒｓ ｈａｖｅ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｉｎ－ｄｅｐｔｈ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｍｉｎｉｎｇ ｆａｉｌｕｒｅ ｐｒｏｃｅｓｓ.Ｍｉｎｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｄｅｖｅｌｏｐｓ ｔｏｗａｒｄｓ ｗａｔｅｒ ｈａｚａｒｄ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇꎬａｎｄ ｄｉｆｆｅｒ￣ ｅｎｔ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｉｎ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｆｉｅｌｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ.Ａｐｐａｒｅｎｔ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ｐｒｏｆｉｌｅ ｏｒ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ ｉｍａｇｉｎｇ ａｒｅ ｃｏｍｍｏｎｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ ｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｉｎｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｄａｔａ.Ｈｏｗｅｖｅｒꎬｔｈｅ ｉｍａｇｉｎｇ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｉｓ ｌｏｗ ｂｅ￣ ｃａｕｓｅ ｏｆ ｖａｒｉｏｕｓ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｉｎ ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ.Ｔｉｍｅ－ｌａｐｓｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙꎬｗｈｉｃｈ ｉｓ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｎｅａｒ－ｓｕｒｆａｃｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎꎬｇｒｅａｔｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｔｈｅ ｉｍａｇｉｎｇ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｄａｔａꎬｂｙ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓꎬｕｓｉｎｇ ｄａｔａ ｐｒｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇꎬｏｐｔｉ￣ ｍｉｚｉｎｇ ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ｃｈｏｏｓｉｎｇ ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ ｒｅｇｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ ｉｎ ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓꎬｅｔｃ.Ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｃａｎ ａｌｓｏ ｂｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ ｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｄａｔａ ｉｎ ｃｏａｌ ｍｉｎｅｓ.Ｅａｒｌｙ ｍｉｎｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ｗｅｒｅ ｍａｉｎｌｙ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｓｔａｔｉｃ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｈａｚａｒｄｓ ｉｎ ｗｏｒｋｉｎｇ ｆａｃｅ.Ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓꎬｔｈｅ ｍｉｎｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ ａｎｄ ｈａｓ ｅｎｔｅｒｅｄ ｔｈｅ ｓｔａｇｅ ｏｆ ｐｏｐｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ.Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｎｅｗ ｅｄｉｔｉｏｎ ｏｆ “Ｄｅ￣ ｔａｉｌｅｄ Ｒｕｌｅｓ ｆｏｒ Ｃｏａｌ Ｍｉｎｅ Ｗａｔｅｒ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ”２０１８ꎬｎｅｗ ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｙ ｆｏｒ ｍｉｎｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｉｓ ｃｏｍｉｎｇ.Ｈｏｗ￣ ｅｖｅｒꎬｔｈｅ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｏｆ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ ｉｓ ｃｏｍｐｌｅｘ ａｎｄ ｔｈｅ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｓｐａｃｅ ｉｓ ｌｉｍｉｔｅｄ.Ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ｓｔｉｌｌ ｍａｎｙ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｔｏ ｂｅ ｓｏｌｖｅｄ ｗｈｅｎ ｍｉｎｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｍｏｎｉｔｏｒ ｃｏａｌ ｓｅａｍ ｍｉｎｉｎｇ ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｉｎｒｕｓｈꎬｓｕｃｈ ａｓ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｎｏｉｓｅꎬ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎꎬｉｍａｇｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄꎬｍｕｌｔｉ－ｓｏｌｕｔｉｏｎｓꎬｅａｒｌｙ ｗａｒｎｉｎｇ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｉｎｒｕｓｈꎬａｎｄ ｓｏ ｏｎ.Ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅｓｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓꎬｉｔ ｉｓ ｎｅｃｅｓｓａｒｙ ｔｏ ｆｕｒｔｈｅｒ ｅｎｈａｎｃｅ ｔｈｅ ａｎｔｉ－ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔꎬｉｍｐｒｏｖｅ ｄａｔａ ｐｒｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄꎬｕｓｅ ｔｉｍｅ－ｌａｐｓｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｒｅｓｉｓ￣ ｔｉｖｉｔｙ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ ｔｏ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎ ａｃｃｕｒａｃｙꎬａｎｄ ｃａｒｒｙ ｏｕｔ ｍｏｒｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｃｈａｎｎｅｌ ａｎｄ ｑｕａｌｉｔａｔｉｖｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｃｈａｎｇｅ ａｎｄ ｒｉｓｋ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｉｎｒｕｓｈ.Ｆｉｎａｌｌｙꎬｔｈｅ ｐｕｒｐｏｓｅ ｏｆ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｎｄ ｅａｒｌｙ ｗａｒｎｉｎｇ ｏｆ ｍｉｎｅ ｗａｔｅｒ ｉｎｒｕｓｈ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ａｃｈｉｅｖｅｄ. Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓｍｉｎｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇꎻｒｏｏｆ ａｎｄ ｆｌｏｏｒ ｍｉｎｉｎｇ ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎꎻｗａｔｅｒ ｃｈａｎｎｅｌꎻｔｉｍｅ－ｌａｐｓｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ｔｏｍｏ￣ ｇｒａｐｈｙꎻｗａｔｅｒ ｈａｚａｒｄ ｗａｒｎｉｎｇꎻｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｍｉｎｅ ０ 引 言 尽管受到环境保护压力和清洁能源冲击等因素 的影响ꎬ煤炭在我国能源结构中依旧占据主导地位ꎮ 目前ꎬ我国煤炭资源开发面临着埋藏深、地应力环境 和水文地质环境复杂的开采条件ꎮ 工作面回采过程 中ꎬ在矿压作用下地应力分布发生变化ꎬ煤层顶板水 和底板承压水会通过在采动破坏影响下动态发育的 导水通道连通至开采层ꎬ引起突水事故ꎬ严重威胁了 矿井的安全生产ꎮ 煤矿突水事故成因与致灾机理复 杂ꎬ常用的工作面水害防治手段主要集中于工作面 回采前的隐患探查和注浆改造ꎬ对于回采过程中动 态发育的导水通道尚缺乏行之有效的探查方法ꎮ 工作面回采过程中水害事故的发生ꎬ往往是由 于采掘活动接近或打通了含、导水构造而引起ꎬ或者 是由于采动过程改变了煤层顶、底板的应力状态及 应力平衡导致隔水层破坏而引起ꎮ 围绕煤矿顶、底 板突水机理的研究ꎬ科研工作者开展了大量的研究 工作ꎬ分别从隐伏构造活化[１]、覆岩变形破坏[２]和 底板岩层破坏[３]的角度揭示突水事故发生的机理ꎬ 对煤矿安全生产起到了积极的指导作用ꎮ 工作面回 采前的隐患探查可以有效揭示大规模含、导水异常 构造ꎬ对于小规模隐伏地质异常体ꎬ如发育规模较小 的陷落柱、断层及裂隙带等ꎬ则往往容易遗漏ꎬ此类 含、导水构造在静态条件下不会引发突水事故ꎬ但在 采掘活动影响下ꎬ由于地应力分布发生变化ꎬ导致岩 石的构造裂隙扩大或发生新的破裂ꎬ隐伏含、导水构 造会进一步发育为煤层和含水层之间的导水通道ꎬ 从而导致工作面水害的发生ꎮ 根据煤层顶板破坏的 “上三带”理论ꎬ煤层顶板覆岩变形破坏从下往上产 生冒落带、裂隙带和弯曲变形带ꎬ其中冒落带和裂隙 带具有良好的导水性ꎬ冒落带和裂隙带如果发育至 顶板含水层ꎬ就可能发生顶板突水ꎮ 根据受承压水 威胁的煤层底板“下三带”理论[４]ꎬ煤层底板在采动 作用下ꎬ受矿压和水压的联合作用ꎬ自上而下可分为 ３ 个带底板导水破坏带、隔水层带和承压水导升 带ꎬ在采掘扰动下ꎬ底板承压水有可能突破隔水层 带ꎬ导升至底板导水破坏带ꎬ诱发突水事故ꎮ 因此ꎬ 对于工作面水害隐患只进行静态探测是远不够的ꎬ 亟需开展回采过程中导水通道发育过程的动态 监测ꎮ 要实现回采工作面水害监测需要确定导水通道 的发育位置及其导通状态ꎬ目前煤矿井下采用的主 要方法有多参数传感器监测[５]、微震监测[６]以及电 法监测[７]等ꎮ 多参数传感器监测包含水温、水压、 水位、应力及应变等参数的监测ꎬ通过布设传感器可 以直接监测传感器所处位置的对应物性参数ꎬ该类 监测方法最为直接有效ꎬ但其监测结果只反映了当 前传感器所处位置的物性变化情况ꎬ用于判断工作 面水害时容易以点代面、以偏概全ꎬ发生误判或漏 判ꎮ 微震方法通过布设检波器检测采掘扰动下岩石 破裂时产生的地震波信号ꎬ并通过定位算法对破裂 ９１ 中国煤炭行业知识服务平台w w w . c h in a c a j . n et ２０１９ 年第 ３ 期煤 炭 科 学 技 术第 ４７ 卷 位置进行定位ꎬ该方法主要用于监测顶、底板破坏情 况及裂隙发育情况ꎬ无法判断是否有水通过裂隙导 通至开采层ꎮ 电法通过布设电极、向地下供入电流 建立人工电场ꎬ测量在工作面顶、底板电性变化影响 下的自然电场或人工电场ꎬ根据电场的异常响应规 律对工作面水害进行判断ꎮ 电法监测既可以捕捉电 极位置的异常变化ꎬ也可以有效捕捉整个监测空间 内的异常变化ꎮ 同时ꎬ电法监测利用了裂隙含水和 不含水时的导电性差异ꎬ可以有效判别异常构造的 含水性ꎮ 电法监测的上述特性ꎬ避免了多参数传感 器监测和微震监测的缺点ꎬ在煤层顶、底板破坏监测 和矿井水害监测中得到了广泛的应用ꎮ 为了促进矿井电法在煤层采动破坏和水害监测 中的应用和发展ꎬ笔者对矿井电法监测的发展现状 以及矿用电法监测设备的研制进展等进行了介绍ꎬ 进一步对矿井电法监测面临的问题进行了阐述ꎬ并 对矿井电法监测的应用前景进行了展望ꎮ １ 矿井电法监测的发展现状 电法监测在矿山领域的应用最初源于岩体破裂 失稳过程的电阻率监测ꎮ 美国岩体力学家 ＢＲＡＣＥ 等[８－９]进行了有关岩体破裂的电阻率变化试验ꎬ并 提出了若干破坏模式和机理ꎬ此后电阻率方法被广 泛应用于地震预报[１０]、隧道开挖过程中的围岩破坏 探测[１１]等领域ꎮ 随着煤炭开采深度加大和岩体动 力灾害现象的发生ꎬ人们开始注意到煤矿岩体破坏 问题ꎬ电阻率法也开始在煤矿进行试验ꎬ并被用于岩 爆和顶板冒落的预测、预报[１２]ꎮ 随后该方法被用于 在地面测量煤矿采空区上方岩层裂隙发育深 度[１３－１４]ꎬ并被进一步用于在井下探测煤层底板隔水 层厚度和底板水导高[１５]ꎬ均取得良好效果ꎮ 葛宝堂 等[１６]分析了用岩体电阻率观测技术预报顶板失稳 的物理依据ꎬ李德春等[１７]通过试验对岩样在破坏过 程中的电阻率变化进行了观测ꎬ文献[１８－２０]分别 从物理模拟和数值模拟的角度对覆岩变形破坏的电 阻率响应特征进行了研究ꎬ刘盛东等[２１]在煤层顶板 布置钻孔进行高密度电阻率法动态探测ꎬ对煤层上 覆岩层的破坏情况进行分析ꎮ 上述的研究结果表 明ꎬ电阻率法可以用于矿山灾害的预测、预报ꎮ 受制于煤矿井下电法仪器研发的瓶颈ꎬ矿井电 法监测的发展较为缓慢ꎮ 随着网络并行电法仪[２２] 等可用于工作面采动破坏监测的设备的成功研制ꎬ 矿井电法监测进入了蓬勃发展的时期ꎬ大量井下监 测试验得以开展[２３－２４]ꎬ为矿井电法监测的长远发展 积累了丰富的经验ꎮ 从试验结果来看ꎬ由于煤层顶、 底板破坏机理不同ꎬ岩石破坏的电阻率响应特征也 有所不同ꎮ 程久龙[２５]通过数值模拟和物理模拟获 得了覆岩采动裂隙的电场响应特征ꎬ对覆岩破坏 “上三带”的电阻率变化进行了量化ꎮ 刘树才等[２６] 在岩样测试的基础上建立了底板采动导水裂隙带动 态演化地电模型ꎬ将煤层底板岩层在回采过程中分 为超前压缩区、过渡区、膨胀破坏区及重新压实区等 ４ 个不同导电性区段ꎬ通过三维正演获得了煤层底 板导水裂隙演化过程中的视电阻率响应特征ꎮ 刘盛 东等[２７－２９]通过建立渗流－电测模型ꎬ对渗流过程中 的自然电场、一次场电压、激励电流、视电阻率及视 极化率等地电场参数响应特征进行了研究ꎮ 刘静 等[３０－３１]进行了地下水渗流与地电场参数响应的定 量研究ꎬ分析了一次场电位和激励电流与突水水量 的关系ꎮ 王莹等[３２]对采动影响下煤层覆岩电性变 化规律进行了正演模拟研究ꎬ分析了存在导水裂隙 时覆岩破坏的电性异常特征ꎮ 刘志新等[３３]提出了 环工作面电磁法对煤层底板突水进行监测ꎬ通过数 值模拟研究总结了采煤工作面底板不同空间位置异 常体的响应特征ꎮ 上述电场响应特征的研究ꎬ为矿 井电法数据采集系统设计和资料处理解释提供了理 论依据ꎬ矿井电法监测也从早期的岩石破坏监测逐 渐向水害监测发展ꎮ 由于煤矿井下可利用的观测空间有限ꎬ煤层顶、 底板矿井电法监测在井下现场应用中发展出了不同 的观测方法ꎮ 张平松等[３４]采用在煤层顶、底板施工 呈一定夹角的钻孔并埋设电极的方法进行孔间探 测ꎬ通过反演所的电阻率变化情况对覆岩变形破坏 情况进行分析ꎮ 张平松等[３５－３６]进一步利用煤层顶 板倾斜钻孔及巷道形成孔巷电法测试系统ꎬ进行覆 岩破坏“两带”发育高度动态探测的模型试验和井 下现场测试ꎬ模型探测结果与井下实测结果一致ꎮ 刘斌等[３７]采用电阻率层析成像法在防突层布设电 极进行顶板突水监测的物理模拟ꎬ成功捕捉了一系 列前兆信息ꎬ为突水灾害的及时预警预报提供了重 要参考ꎮ 王家臣等[３８]采用矿井电剖面法在底板倾 斜钻孔中布设电极进行工作面底板破坏深度研究ꎬ 证明了该方法的可行性ꎮ 张朋等[３９]通过在巷道底 板和垂直水文孔中安装电极ꎬ分别通过数值模拟和 井下试验对回采过程中的底板破坏带电阻率变化特 征进行跟踪探测ꎬ获得了超前应力压缩区和膨胀区 的电阻率特征ꎮ 吴荣新等[４０]在工作面高抽巷中布 置电法监测系统ꎬ采用高分辨电阻率反演分析“垮 落带”岩层的动态变化特征ꎬ给出了工作面超前采 动应力作用范围、周期来压步距及垮落带高度ꎮ 孙 ０２ 中国煤炭行业知识服务平台w w w . c h in a c a j . n et 鲁晶津等矿井电法在煤层采动破坏和水害监测中的应用进展２０１９ 年第 ３ 期 希奎等[４１]通过在工作面运输巷和开切眼底板埋设 电极进行煤层底板破坏规律电阻率法动态监测ꎬ获 得了开采扰动在时间和空间上的变化特征ꎮ 综上可 见ꎬ开展煤层顶、底板矿井电法监测时ꎬ没有固定的 观测方法可循ꎬ应充分灵活地利用现场条件布设观 测系统ꎬ包括工作面运输巷、回风巷、开切眼、水文钻 孔以及瓦斯抽采巷道和钻孔等ꎮ ２ 电法监测数据处理解释的研究进展 煤矿井下电法监测面临着复杂的电磁干扰环 境ꎬ并且还存在许多地质干扰因素ꎮ 首先ꎬ进行回采 工作面顶、底板破坏和水害监测时ꎬ信号采集不可避 免会受到带式输送机、采煤机等大型机电设备的干 扰ꎬ导致监测数据存在较大的噪声ꎮ 其次ꎬ采掘过程 中ꎬ由于岩石破裂导致部分监测电极的接地电阻发 生变化ꎬ虽然可以利用该变化引起的发射电流变化 反推电极位置处岩石的破坏情况[４０]ꎬ但这并不利于 对远离电极位置处异常构造的识别ꎮ 此外ꎬ由于电 法勘探属于体积勘探ꎬ整个监测范围内的电阻率变 化都可能引起观测信号的变化ꎬ而低阻异常变化可 能是由顶板渗水或底板水导升引起ꎬ也可能由采掘 活动中的应力变化导致裂隙闭合引起ꎬ并且采空区 积水也会导致低阻异常ꎬ这意味着电法监测结果的 解释存在多解性ꎮ 为了有效突出岩石破坏层之外隔 水层中导水通道发育引起的异常变化ꎬ对矿井电法 监测数据进行处理解释时存在着极大的挑战ꎮ 目前 一般采用视电阻率断面图[２６ꎬ３９]或电阻率反演成 像[７ꎬ３４－３７]对矿井电法监测数据进行处理解释ꎬ解释 结果多数局限于二维ꎬ并且对不同时间的监测结果 进行独立解释ꎬ未能突出电阻率在不同空间位置上 随时间演化的特性ꎮ 时移电阻率成像ｔｉｍｅ－ｌａｐｓｅ ＥＲＴ和矿井电法 监测都是通过在目标区域布设固定的电法勘探系 统ꎬ进行长期地反复探测来揭示地下电阻率随时间 的变化过程ꎮ 时移电阻率成像主要用于近地表探 测ꎬ该方法利用了地下介质电阻率与含水率、溶质浓 度、化学成分及温度等的变化关系ꎬ被广泛用于地下 水渗流监测[４２]、溶质运移监测[４３]、污染治理过程监 测[４４]、垃圾填埋场监测[４５]、冻土区监测[４６]、滑坡体 监测[４７]、隧道掘进过程中的突水监测[４８]以及热扩 散监测[４９]等ꎬ在水文地质调查、地下水监测、污染治 理以及地质灾害监测等领域发挥着重要作用ꎮ 时移 电阻率成像和矿井电法监测都是基于相同的原理ꎬ 其数据采集方法、数据预处理方法和各种反演成像 方法都可以直接应用于煤矿井下ꎮ 对时移电阻率成像而言ꎬ进行监测数据采集的 观测装置和测线布置方式对成像效果有一定的影 响ꎮ ＣＬＥＭＥＮＴ 等[４５]为了消除时移电阻率成像中的 假异常ꎬ除了在反演过程中加入先验信息约束之外ꎬ 还对比了不同观测装置和测线布置方式ꎬ结果表明 正反向单极－偶极装置和星状测线可以有效压制假 异常ꎮ ＰＥＲＲＩ 等[４３]在地下溶质运移监测的试验中 对比了地面测线和孔间测线的分辨率ꎬ结果显示仅 采用 地 面 测 线 时 分 辨 率 会 很 大 程 度 上 受 限ꎮ ＰＯＷＥＲ 等[４４]尝试了利用地面测线和水平孔中测线 进行联合监测的数据采集模式ꎬ实现了对 ＤＮＡＰＬ 污染物扩散过程的监测ꎮ ＣＡＲＥＹ 等[４２]为了压制时 移电阻率成像结果中由于较大电性差异导致的假异 常ꎬ对多种观测装置进行了模拟对比ꎬ提出了一种改 进的单极－偶极排列方式ꎬ有效压制了假异常ꎮ 时移电阻率监测在数据采集过程中存在不可避 免的电磁噪声ꎬ并且在长期的监测过程中电极接地 条件和背景环境有可能会发生变化ꎬ对数据进行预 处理可以有效改善时移电阻率反演的成像效果ꎮ 较 为常见的数据预处理方法是对监测数据进行归一化 处理[４８－５０]ꎬ这种方法可以有效地消除系统误差、突 出强电性不均匀背景下的微弱电阻率变化ꎮ 为了消 除背景环境变化的影响ꎬＣＯＳＣＩＡ 等[５１]在利用孔间 时移电阻率成像监测进行砾岩含水层地下水动力学 研究的过程中ꎬ针对温度变化和地下水的水位变化 对监测数据的影响ꎬ根据温度和水位与电阻率的变 化关系设计了滤波器ꎬ消除了原始监测数据中与温 度和水位相关的电阻率变化ꎬ突出了与砾岩含水层 水动力相关的电阻率变化ꎮ 为了合理评估时移电阻 率成像监测数据的误差ꎬＬＥＳＰＡＲＲＥ 等[５２]根据电法 勘探发射和接收的互易原理ꎬ提出了一种数据误差 的评估方法ꎬ并设计了基于数据误差的反演权重ꎬ有 效压制了成像结果中的假异常ꎮ 常用的时移电阻率成像方法有独立反演、比值 反演[５３]、差值反演[５４]、交叉模型约束反演[５５－５７]含 级联反演、４ 维反演[５８－６１]和同步反演[６２]等ꎮ 对矿 井电法监测而言ꎬ目前采用的反演解释方法等效于 时移电阻率成像方法中的独立反演ꎮ 不同时移电阻 率成像方法的提出ꎬ目的都在于消除监测数据采集 过程中的系统误差、压制噪声干扰带来的假异常和 突出强电性不均匀背景下的微弱电阻率变化ꎮ 独立 反演对不同时间的监测数据分别进行相互独立的常 规反演ꎬ获取不同时间的电阻率“快照”ꎬ通过提取 不同时间反演结果的差值获取地下电阻率的变化情 况ꎮ 比值反演[５３]用某一时间的监测数据与初始监 １２ 中国煤炭行业知识服务平台w w w . c h in a c a j . n et ２０１９ 年第 ３ 期煤 炭 科 学 技 术第 ４７ 卷 测数据的比值乘以任意均匀介质的模拟监测数据ꎬ 构造一组新的数据ꎬ并对该数据进行反演ꎬ获得电阻 率相对该均匀介质的变化情况ꎮ 差值反演[５４]用初 始监测数据作为先验背景数据ꎬ对某一时间的监测 数据与初始监测数据的差值进行反演ꎬ获得电阻率 的变化情况ꎮ 交叉模型约束反演[５５]直接对某一时 间的监测数据进行反演ꎬ在反演过程中引入参考模 型进行正则化约束ꎬ当参考模型设为前一次监测数 据的反演模型时又被称为级联反演[５０]ꎮ ＭＩＬＬＥＲ 等[５０]对独立反演、级联反演和差值反演的成像效果 进行了对比ꎬ文中利用了比值方法对监测数据进行 归一化ꎬ结果表明差值反演对数据噪声较敏感ꎬ独立 反演和级联反演在有噪声干扰的情况下都可以获得 较好的结果ꎬ其中后者对数据噪声导致的假异常压 制效果更好ꎮ ４ 维反演[５８]在 ４ 维时空域中定义地 下结构ꎬ将地下电阻率和监测数据视为随时间变化 的函数ꎬ建立 ４ 维反演问题ꎬ通过一次反演计算可以 获得全部监测数据的反演模型ꎮ 同步反演[６２]对 ２ 组或多组监测数据进行同步反演ꎬ并在反演的过程 中加入了一个正则化项ꎬ对前后 ２ 组监测数据反演 模型的差值进行约束ꎮ ＨＡＹＬＥＹ 等[６２]对独立反演、 比值反演、级联反演、差值反演、时间约束反演４ 维 反演的特例和同步反演的成像效果进行了对比ꎬ 结果表明独立反演具有较强的抗噪能力ꎬ比值反演 对噪声较敏感ꎬ级联反演容易引入假异常ꎬ差值反演 计算效率最高ꎬ时间约束反演和同步反演都可以获 得更高的分辨率ꎮ 更多的研究表明ꎬ在反演过程中选择合适的正 则化约束方法ꎬ可以有效改善成像效果ꎮ ＬＯＫＥ ＭＨ[５５]采用光滑约束最小二乘反演进行时移电阻率 成像ꎬ分别对比了 ｌ２ 范数约束和 ｌ１ 范数约束等不同 类型的光滑约束方法ꎬ结果表明ꎬ当电阻率在空间分 布上呈光滑渐变时宜采用 ｌ２ 范数约束ꎬ当电阻率在 空间上呈块状分布时宜采用 ｌ１ 范数约束ꎮ ＯＬＤＥＮ￣ ＢＯＲＧＥＲ 等[５６]通过地下溶质运移监测试验ꎬ对比了 正则化约束的参考模型分别为独立模型、初始监测 数据的反演模型和前一次监测数据的反演模型这 ３ 种情况下的反演结果ꎬ其中参考模型为前一次监测 数据的反演模型时可以获得更强的异常响应ꎬ同时 还可以大幅节省计算量ꎮ ＫＩＭ[５７]分别提出了随空 间变化和选择性的交叉模型约束算法ꎬ前者可以突 出显著的电阻率变化ꎬ后者可以识别和定位所有的 电阻率变化ꎬ并且 ２ 种算法都可以有效压制假异常ꎮ ＫＡＲＡＯＵＬＩＳ 等[５９－６０]先后针对 ４ 维反演引入灵活时 间约束和时空联合约束ꎬ在有效压制假异常的同时 对远离电极位置的异常变化也可以保持较高的分辨 率ꎮ ＬＯＫＥ 等[６１]在４ 维反演的过程中引入粗糙度过 滤器分别对空间和时间进行光滑约束ꎬ结果表明在 数据存在噪声的情况下该方法也可以准确识别电阻 率变化ꎮ ＬＩＵ 等[４８]针对隧道掘进过程中的突水监 测ꎬ引入了对空间不同方向可以赋予不同权重的时 间约束项ꎬ成功实现了突水过程中地下水运移通道 的探测ꎮ 从上述研究结果来看ꎬ合适的正则化约束 方法可以有效压制假异常、突出真实的电阻率变化ꎬ 但正则化约束方法的选择需要建立在先验信息的基 础上ꎬ需要研究者对作为监测对象的物理演化过程 有足够的了解ꎮ ３ 矿用电法监测设备的研制进展 由于矿井作业的防爆要求ꎬ在煤矿井下使用的 设备必须满足本安输出的条件ꎬ大幅限制了地面电 法仪器在煤矿井下的使用ꎮ 煤炭科学研究总院西安 分院自主研发的 ＤＺＩＩ 型防爆数字直流电法仪于 １９９２ 年研制成功并通过鉴定ꎬ填补了我国矿用电法 仪器的空白[６３]ꎮ 随着煤炭经济的复苏和煤矿对矿 井地质安全保障技术的迫切需求ꎬ矿用直流电法仪 以其在水害隐患探测上的独特优势受到青睐ꎬ众多 科研院所和企业相继开展了相关研究工作ꎬ其中比 较有代表性的设备是 ＹＤＺＡ / ＹＤＺＢ型直流电 法仪以及 ＹＤ３２Ａ 高分辨电法仪等系列产品、 ＹＤＺ５０ 矿用直流电法仪以及 ＹＤＺ１６Ｂ 矿用多道 并行直流电法仪等ꎮ 为了克服直流电法仪抗干扰能 力差的问题ꎬ煤炭科学研究总院西安研究院在矿井 电法透视的基础上又研制了用于探测工作面顶、底 板水害的矿用音频电透仪[６４]ꎬ接收信号分辨率可以 达到 ５ μＶꎮ 上述矿用电法仪器主要用于工作面水 害隐患的静态探测ꎬ不能长时间在井下使用ꎬ并且接 入的电极数量有限ꎬ一般也没有自动测量的功能ꎬ不 适用于电阻率动态监测ꎮ 安徽惠洲地质安全研究院股份有限公司研制的 ＹＢＤ１１ 矿用网络并行电法仪ꎬ使用全电场观测技术 同步采集所有测点的自然电场、一次电场电位和二 次电场电位数据ꎬ具备接入物联网及云计算的功能ꎬ 可提供远程技术服务ꎬ属于真正意义上的矿用电法 监测设备ꎮ 中煤科工集团西安研究院有限公司近年 来开展了回采工作面电阻率监测系统的研发[６５]ꎬ该 系统利用光纤和互联网进行远程控制和数据传输ꎬ 建立数据库对监测数据进行自动存储和管理ꎬ并开 发了与数据库自动交互的数据实时处理软件ꎬ动态 显示低阻区域的变化情况ꎬ在远程监测的基础上进 ２２ 中国煤炭行业知识服务平台w w w . c h in a c a j . n et 鲁晶津等矿井电法在煤层采动破坏和水害监测中的应用进展２０１９ 年第 ３ 期 一步实现了监测数据的自动处理和成像解释ꎮ ４ 矿井电法监测面临的问题和展望 最新的煤矿防治水细则２０１８ 年 ９ 月 １ 日起 施行对导水通道受采动影响变化情况的监测做出 了明确规定ꎬ矿井电法监测迎来了新的发展机遇ꎮ 然而煤矿井下施工环境复杂、观测空间有限ꎬ矿井电 法用于煤层采动破坏和水害监测时还存在如下问题 有待解决 １电磁噪声干扰ꎮ 进行矿井电法监测时ꎬ信号 采集不可避免会受到带式输送机、采煤机等大型机 电设备的干扰ꎬ基于直流信号发射和接收的矿井电 法监测设备存在抗干扰能力不足的缺点ꎮ 为了提高 矿井电法监测的抗干扰能力ꎬ可以借鉴矿用音频电 透视仪的原理ꎬ采用低频交流信号进行发射和接收ꎮ ２监测电极接地电阻随时间变化ꎮ 在监测过 程中ꎬ由于采掘扰动和岩石破坏ꎬ即使是相同位置的 电极其接地电阻也会随时间发生变化ꎮ 电极接地电 阻的不一致ꎬ会导致相同电极在相同地质背景下和 相同供电条件下获得的数据不一致ꎬ需要在数据处 理的过程中加以校正ꎮ ３监测数据成像方法ꎮ 目前对矿井电法监测 数据一般进行二维成像解释ꎬ并且对不同时间的监 测结果进行独立解释ꎬ未能突出电阻率在不同空间 位置上随时间演化的特性ꎮ 时移电阻率成像可以采 用多种手段消除监测数据采集过程中的系统误差、 压制噪声干扰带来的假异常和突出强电性不均匀背 景下的微弱电阻率变化ꎬ适用于煤矿井下电法监测 数据的成像解释ꎮ ４电法监测结果的解释存在多解性ꎮ 由于电 法勘探属于体积勘探ꎬ整个监测范围内的电阻率变 化都可能引起观测信号的变化ꎬ导致电法监测结果 的解释存在多解性ꎮ 目前对电场响应特征的研究主 要集中在覆岩和底板破坏规律上ꎬ对于导水通道发 育过程中的电场响应特征及干扰因素的识别涉及较 少ꎬ有待进一步加强ꎮ ５工作面水害预警ꎮ 进行矿井电法监测的最 终目的是为工作面水害预警提供技术参数ꎬ进行矿 井电法监测可以获得的监测参数包括原始发射电 流、接收电压、视电阻率以及反演电阻率等ꎬ要利用 这些参数实现工作面水害风险评估ꎬ需要在大量模 型计算和井下试验的基础上ꎬ研究电性变化与水害 风险的定性关系ꎬ同时结合微震监测及其他监测手 段进行综合分析ꎬ建立水害风险评估准则ꎮ 参考文献Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ [１] ＴＡＮＧ Ｊｕｎｈｕａꎬ ＢＡＩ Ｈａｉｂｏꎬ ＹＡＯ Ｂａｎｇｈｕａꎬ ｅｔ ａｌ. Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｗａｔｅｒ－ｉｎｒｕｓｈ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｃｏｎｃｅａｌｅｄ ｃｏｌｌａｐｓｅ ｐｉｌｌａｒｓ ｉｎ ｆｌｏｏｒ [Ｊ].Ｍｉｎｉｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｈｉｎａꎬ２０１１ꎬ２１ １５７－６０. [２] ＺＨＡＮＧ Ｈ ＱꎬＨＥ Ｙ ＮꎬＴＡＮＧ Ｃ Ａꎬｅｔ ａｌ. Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ａｎ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｆｌｏｗ－ｓｔｒｅｓｓ－ｄａｍａｇｅ ｍｏｄｅｌ ｔｏ ｔｈｅ ｃｒｉｔｉｃａｌｉｔｙ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｉｎｒｕｓｈ ｉｎ ａ ｍｉｎｅａ ｃａｓｅ ｓｔｕｄｙ [Ｊ].Ｒｏｃｋ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎｄ Ｒｏｃｋ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２００９ꎬ４２６９１１－９３０. [３] ＰＡＮＧ ＹｉｈｕｉꎬＷＡＮＧ ＧｕｏｆａꎬＤＩＮＧ Ｚｉｗｅｉ. Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｉｎｒｕｓｈ ｆｒｏｍ ｃｏａｌ ｓｅａｍ ｆｌｏｏｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｒｉａｘｉａｌ ｓｅｅｐａｇｅ ｅｘｐｅｒｉ￣ ｍｅｎｔｓ [Ｊ].Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｏａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆ ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｈｉｎａꎬ２０１４ꎬ １４４２８－４３３. [４] 李白英.预防矿井底板突