高密度三維電法在礦井?dāng)鄬訕?gòu)造含（導(dǎo)）水性探測中的應(yīng)用

毛慶福，高學(xué)亮，劉 震

（山東濟(jì)礦魯能煤電股份有限公司陽城煤礦，山東 汶上 272502）

1 概況

陽城煤礦3305工作面位于三采區(qū)深部，設(shè)計開采3煤層，工作面煤層賦存標(biāo)高-870m至-1050m，傾角25°～35°,平均29°，煤層平均厚度7.2m，煤層底板距三灰含水層間距54m，距奧灰含水層間距約210m；該工作面皮順聯(lián)絡(luò)巷掘進(jìn)期間鄰近且穿過DF53斷層（落差35m，傾角30°，走向62°），斷層的含（導(dǎo)）水性不明，3305工作面掘進(jìn)及回采期間受底板三灰及奧灰承壓水及DF53斷層水害威脅。

為保障礦井生產(chǎn)接續(xù)及職工生命財產(chǎn)安全，故利用該項技術(shù)超前探測查明3305工作面底板含水層富水性及DF53斷層構(gòu)造的含（導(dǎo)）水性，從而有針對性的制定并落實有效防治水措施，確保工作面采掘安全。

2 勘探范圍

陽城煤礦3305工作面為一長760m、寬210m的近矩形區(qū)域，面積約159600m2，設(shè)計工作面底板最大探測深度為底板下240m。如圖1所示。

3 技術(shù)原理

井下高密度三維電法是利用直流電法測定工作面煤巖層電阻率，根據(jù)巖層與巖層之間、巖層與煤層之間的電阻率差異，結(jié)合巖石和煤層與礦物成分、巖性、層理、含水性、孔隙度和孔隙結(jié)構(gòu)等相互關(guān)系，解釋分析勘探區(qū)域巖層及斷層構(gòu)造的含（導(dǎo)）水性。

勘探時通過工作面軌順布設(shè)一對接地電極把電流供入煤巖體，皮帶順槽布設(shè)另一對接地電極接收電流用于觀測，計算巖石電阻率所必需的電位或電位差信息，供電及測量電極一般布置在兩順槽的頂?shù)装寤虿蓭蜕?，全方位觀測工作面內(nèi)穩(wěn)恒電流場的分布、變化規(guī)律。

3305工作面底板的三灰及奧灰地層為沉積巖地層，巖性為砂巖與泥巖互層，且成層性較好，能夠較好的通過電阻率與地層巖性的對應(yīng)關(guān)系，反應(yīng)出面內(nèi)存在的高低阻異常區(qū)，如果所探測工作面底板及DF53斷層含（導(dǎo)）水，則其導(dǎo)電性將增強(qiáng)，電阻率則降低。

4 施工方法

4.1 施工采集參數(shù)

利用WJDJ-3型高密度電阻率系統(tǒng)在3305工作面進(jìn)行數(shù)據(jù)的勘探和采集，分別在3305軌順及皮順采幫側(cè)布設(shè)電極裝置，其施工采集參數(shù)如下：

布設(shè)道數(shù)：64道

勘測層數(shù)：32

勘測方式：依次滾動

每道間距：間隔10m

工作方法：軌順和皮順分別布設(shè)發(fā)射電極和接收電極

供電電壓：電壓值180V

4.2 測點布置及工程量

在3305工作面軌道順槽和皮帶順槽采幫側(cè)進(jìn)行探測數(shù)據(jù)采集工作，分別以10m間距布設(shè)電極，共布設(shè)電極146個，總長度1460m，保證每個電極采集數(shù)據(jù)30個，本次探測共采集數(shù)據(jù)4380個，設(shè)備布置用時80min，采集數(shù)據(jù)用時130min，共用時210min。除個別數(shù)據(jù)可能受工作面內(nèi)雜散電流影響外出現(xiàn)異常，其它探測數(shù)據(jù)均有效可用。

5 勘探成果分析

根據(jù)高密度三維電法在3305工作面探測的數(shù)據(jù)，利用Slicer Dicer三維可視化系統(tǒng)進(jìn)行模擬分析，采用縱向及橫向切片技術(shù)精確圈定了低阻異常范圍，并結(jié)合3305順槽掘進(jìn)期間實際揭露的地質(zhì)及水文地質(zhì)資料，解釋出了底板三灰和奧灰含水層的富水性和DF53斷層構(gòu)造帶的含（導(dǎo)）水性。

5.1 3305面底板地層富水性分析

工作面底板下距三灰約54m，三灰厚度約5m，三維圖為工作面底板下58m的電阻率順層切片，根據(jù)順層切片低阻異常區(qū)的分布，解釋出了3305工作面底板三灰含水層富水性極弱，且分布不均；工作面底板下距奧灰約210m，本次探測最大深度280m,進(jìn)入奧灰內(nèi)部70m，通過綜合分析電阻率順層切片低阻異常區(qū)的分布，解釋出了3305工作面底板奧灰含水區(qū)域局部富水，但巖溶裂隙不發(fā)育，含水性不均一的特點。如圖2所示：

圖2 3305工作面底板地層電阻率三維數(shù)據(jù)體

5.2 DF53斷層含（導(dǎo)）水性分析

分析3305工作面底板地層電阻率三維數(shù)據(jù)體及其全部順層、垂層切片，在DF53斷層帶大部位置（距切眼260m以外）存在明顯低阻異常，該低阻異常在包括三灰、奧灰等地層均有明顯顯示，在垂層切片上下貫通，說明DF53斷層在距切眼260m以外位置含水，具有導(dǎo)通三灰、奧灰水的可能性，該現(xiàn)象在數(shù)據(jù)體低阻異常分布圖反映直觀、明顯。如圖3所示：

圖3 3305工作面DF53斷層電阻率三維數(shù)據(jù)體低阻異常分布

6 結(jié)論建議

1）根據(jù)探測成果分析，3305工作面底板三灰及奧灰含水層局部富水，但巖溶裂隙不發(fā)育，富水性不均一，且徑流不暢，在不受斷層及采動影響的情況下，一般不會對工作面采掘造成影響。

2）根據(jù)探測成果分析，陽城煤礦DF53斷層在距切眼260m以外位置含水，具有導(dǎo)通三灰、奧灰水的可能性。

3）陽城煤礦3305工作面內(nèi)FD228及FD49斷層，在受采動影響后，存在導(dǎo)通DF53斷層帶水的可能性。

建議針對本次高密度三維電法勘探出的含水異常區(qū)域，嚴(yán)格按照《煤礦防治水細(xì)則》要求開展鉆探驗證工作，要求3煤底板探查孔終孔位置穿透三灰含水層底板，DF53斷層探查孔終孔位置穿過斷層帶富水異常區(qū)。