矿井突水事故是煤矿重大灾害之一,综合分析以往发生的陷落柱突水事故,均具有突发、突水量大、经济损失严重且难以治理等特点,对煤矿安全生产造成了较大的危害。因此,查明陷落柱的位置及导水性对煤矿安全生产掘进十分必要[1-4]。陷落柱不含水,内部破碎的陷落柱电性较差,局部电阻率升高,若陷落柱含水,导电性增强,与围岩的电阻率差异较大。因此,根据陷落柱电性参数的变化,采用网络并行电法、无线电波透视综合物探方法,可对陷落柱的位置、形态及导水性等进行探测分析,为煤矿的安全生产提供可靠资料[5-6]。1网络并行电法原理工作面内并行电法三维空间探测技术是利用工作面运输巷和风巷分别布置电法对穿测线,具有单个电极供电多电极同时测量的技术优势,组成工作面对穿测网,可得到工作面内、底板下的电阻率分布情况,获得工作面内陷落柱、断层等的构造异常位置、富水性信息。2无线电波透视探测方法原理电磁波穿过煤层途中遇到断层、陷落柱或其他构造时,电磁波能量被吸收或完全被屏蔽,形成透视异常[7]。研究各种构造、地质体对电磁波的影响,根据无线电波透视异常进行地质推断和解释。3应用实例3.1地质概况及探测目的3-802工作面回采3#煤,煤层平均厚度6.2 m,煤层倾角2° ~6° 。本次主要探测第二切眼外509 m处发育X8-9陷落柱,为了保证工作面回采安全,需查明X8-9陷落柱在煤层中的具体发育位置和形态及富水性。3.2现场布置(1)网络并行电法现场布置和数据采集。在3-802工作面回风顺槽和运输顺槽巷道底板依次布置电法测线和电极,电极间距10 m。现场施工共布置电法测线2条,回风顺槽和运输顺槽各1条。(2)坑透现场布置和数据采集。无线电波透视探测现场施工分别在3-802工作面回风顺槽和运输顺槽布置发射点及接收点。发射点间距为50 m,接收点间距均为5 m,每个发射点对应接收31个数据。网络并行电法现场布置如图1所示。10.3969/j.issn.2096-1936.2021.11.023.F001图1网络并行电法现场布置坑透现场布置如图2所示。10.3969/j.issn.2096-1936.2021.11.023.F002图2坑透现场布置3.3成果分析(1)网络并行电法。采用三维电阻率进行反演,可得到3-802工作面底板下5~90 m深度电阻率成像水平切片图。各深度电阻率水平切片呈现2个主要的高阻异常区YC1、YC2,由浅到深,发育范围逐渐增大。反演切片中表现为高阻,分析陷落柱富水性差,且周围未发现明显的导水裂隙通道。此结果显示原先推测的X8-9陷落柱可能为2个独立的个体[8]。(2)无线电波透视。数据采用坑透软件系统(ECT2.0)进行反演,透过吸收系数圈定构造异常位置。根据坑透探测实测场强曲线值变化特征、SIRT反演吸收系数成像图综合分析,工作面内存在两处透视异常区TY1和TY2。结合现场情况、矿方提供的相关资料,分析该透视异常区,结果显示以往推测的X8-9陷落柱为2个独立个体。3.4综合探测效果分析根据网络并行电法及无线电波透视综合探测结果,结合现有地质资料、水文地质资料,判断原三维地震X8-9陷落柱异常为2个闭合的陷落柱,陷落柱呈现高阻异常,其富水性较弱,且未发现明显导水裂隙通道[9]。底板下不同深度电阻率水平切片如图3所示。10.3969/j.issn.2096-1936.2021.11.023.F003图3底板下不同深度电阻率水平切片实测场强曲线如图4所示。10.3969/j.issn.2096-1936.2021.11.023.F004图4实测场强曲线SIRT反演吸收系数成像如图5所示,综合异常解释图如图6所示。10.3969/j.issn.2096-1936.2021.11.023.F005图5SIRT反演吸收系数成像10.3969/j.issn.2096-1936.2021.11.023.F006图6综合异常解释图5结语(1)采用网络并行电法及无线电波透视方法,综合探测3-802工作面X8-9陷落柱,两种方法异常区基本吻合,原三维地震解释为单一陷落柱异常,经综合物探探测,可分辨为2个陷落柱异常,经回采验证,异常位置与实际资料基本吻合,应用效果较好。(2)采用两种物探方法,除了对陷落柱的位置及形态进行定位外,可验证陷落柱异常的富水性,根据底板下不同深度网络并行电法切片结果,陷落柱异常为高阻,富水性差,可为矿方防治水提供参考依据。

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