煤层底板灰岩含水层电法探测技术应用
电法勘探在寻找基岩构造含水带中的应用_张艳梅
4.1.2 常见火成岩侵入体与沉积岩的接触 职工医院寻找地下水，布置了 A、B、C、D 4 条剖
应结合地质资料弄清当地地层、岩性、地质构造及 带，或具明显电性差异的火成岩侵入体之间的接 面，采用联合剖面装置，用双频激电议观测，根据
地形地貌等控制地下水形成的主要条件及补给来 触带，火成岩侵入体与变质岩的接触带等部位经 ρ （高频视电阻率）和 Fs 曲线，圈定了一个含水
断含水特点，当地质、地形、地貌条件有利时，电探 工作中，由于山区地形切割大，坡积、残积物又使 率法相比，高密度电法具有以下 (下转 185 页)
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科教文化
心理定势对体操动作学习的影响
代长顺 1 陈向阳 2 （1、河南大学体育学院研究生，河南 开封 466600 2、河南省西华县第二高级中学，河南 西华 466600）
由于基岩构造裂隙含水带基本按岩层层面、 于表土层不均匀以及其它干扰因素，应结合实际
广东某温泉地段花岗岩电阻率为 500- 800 欧姆· 接触带、破碎带及其影响带构成，多呈条带状分 情况进行处理，否则就得不到预期效果。
米 ，而 富 含 地 下 水 的 断 裂 破 碎 带 电 阻 率 降 为 布。当构造裂隙含水带达到一定规模且补给较充
4.2 用双频激电法勘查基岩含水构造带
200- 300 欧姆·米。
分时便形成了具有供水意义的含水层。在基岩山
激发极化现象是发生在地质介质中因外电
对于低阻柔性地层，如页岩、泥岩、片岩等， 区风化裂隙含水层分布广泛，富水性较差，水量较 流激发而引起介质内部出现电荷分离，产生一个
其电阻率只有几十欧姆·米。有些白垩系泥岩电阻 小，供水意义不大。为此，在基岩山区寻找较大规 附加的“过电位”的一种物理化学现象。除了发生
瞬变电磁法在深部煤层底板灰岩含水层探测中应用
０ 引 言
目前 ， 国的许 多煤 矿 已进 入 或 正在 进 入 下 我 组煤 开采 阶段 ，下组 煤开 采面 临的最 大挑 战是 来 自煤层 底板 奥灰 含水层 的突水威胁 。灰岩水 具 有 水压 高 、 量大 、 水 连通性 强 、 突水通 道难 发现 、 突水 治理 困难 等特点 。 在矿井 防治 水工作 中 ， 层底 板 煤 灰 岩 水 的 防 治 一 直 是 防 治 水 工 作 的 重 点 和 难 点 ］ 。因此 ， 采用 瞬变 电磁 法 对高 承 压灰 岩含 水 层进 行准 确探测 具有 十分 重要 意义 。基 于井 下瞬 变 电磁 “ 圈 ” 应理 论 ， 据 所 用仪 器 特征 采 用 烟 效 根 重叠 回线 装置 ， 在井 下巷道 进行 实 际探测 ， 过分 通
、
和陷落柱等地质构造发育时 ， 会打破地层 电性在
纵向和横 向上的变化规律 。 这种变化规律的存在 ， 为以岩石导电性差异为物理基础的瞬变电磁法探 测提供了良好的地质条件 。
、
～
～
一 ．
一
一
『 Ｚ
图 １ 全 空 间 “ 圈 ” 应 烟 效
２ 井下瞬变 电磁探测法基本原理
２１ 全 空 间“ 圈” ． 烟 效应 理论
［ 摘
要 ］ 深部煤 层底 板距 离灰岩 含水 层近 ， 部赋 水性 强 ， 局 水压 大 ， 对煤层 安 全 开采威 胁 大 ， 提 前探 明煤 层底 板 灰岩 水体 发 育位 置 ， 为在 井下 布置探 放 水钻孔 提供 依 据 ， 目前 是 井下地球 物理勘 探 亟待 解 决的 问题 。 于井 下瞬 变电磁 场 “ 圈” 基 烟 效应理 论 ， 据 所 根 用仪 器特征 ， 对其测量装置、 探查技术进行 了系统研 究， 实际应用表明， 探查结果与 钻 孔验 证情 况基 本吻合 。 ［ 关键词 ］ 瞬变电磁法； 灰岩水； 圈效应 烟 ［ 中图分类 号 ］Ｐ ３ ．２ ［ ６ １ ５ 文献标 识码 ］Ｂ ［ ３ 文章编 号 ］１７ － ４ （ １）６０３ － ６２９ ３２ ０ －０２０ ９ ０１ ２
高密度电法在煤层工作面底板含水体探查中的应用
保证 工作 面底 板 的探 测 方 向 ， 电 电流 尽 量 多 地 流 供 向下 半空 问 ， 量 时 把所 有 电极 均 布 设 在 巷道 底 板 测 上 ， １ 间距 布设 电极 ， 以 ０ｍ 上平 巷 布 设 电极 ７ ７个 ， 长度 ７ ０ｍ， ７ 下平 巷 布设 电极 ８ １个 ， 长度 ８ ０ｍ。在 １ 井下 巷道 中采 用三 极 电阻率 技 术 进 行 采 集 ， Ｂ为 Ａ、 供 电电 极 ， 中一个 接 到无 穷 远 处 （ 其 Ａ极 或 Ｂ极 ） ， Ｍ、 Ｎ为测 量 电极 ， 固定 Ｍ、 电极 间距 ， 过 逐 步增 Ｎ 通 大供 电 电极 Ａ 与 Ｍ、 电极 的距 离 ， 现 深 度 测 量 Ｎ 实 的 目的 ， 每个 电极 采 集数 据 ２ ９个 ， 上平 巷共 采 集 数 据 ２ ３３个 ， ２ 下平 巷 共采 集数 据 ２ ４９个 。 ３
摘
要
根据 高密度对华丰煤矿 ３ １５工作 面底板含水体探测 的实例， １０ 阐述
高密度电阻率法在矿 井含水 层富水 性评价过程 中的应用 ， 通过地 电影像 的图像 显 示， 使得 断面异常形 态清晰 明了。探 查结果
表明 ，１０ ３ １５工作面底板存在五个主要 的徐 、 奥灰低 阻异常， 为底板水 防治的重要部位 。 关键词 高密度 电法 工作 面 电阻率断面图 文献标 志码 Ａ 中图法分类号 Ｔ １３ ３ Ｄ ７． ；
像 断 面色谱 图 。 经过处 理 ， 到 ３ １５工 作 面 上 下 平 巷 的 电阻 得 １０ 率色谱 断 面 图如 图 １ 图 ２ 、 。
Ｒ ＳＤＮ Ｅ ２ ＩＶ高密 度 电阻率 资料 二 维 反 演程 序 是
基 于圆滑 约束 最小 二 乘 法 的 计算 机 反 演 计 算 程 序 ， 使 用 了基 于准 牛顿 最 优 化 非线 性 最 小 二 乘 新 算 法 ， 使得 大数 据 量 下 的计 算 速度 较 常 规 最 小 二 乘 法 快 １ ０倍 以上 ， 占用 内存 较少 。圆 滑约 束 最 小二 乘 法 且 基于 以下方 程 ： Ｉ， Ｆ ｄ ：Ｉ （ ＝＋ｕ ） ， ， 鲁。其 中 Ｆ ： ， ＋
采煤工作面底板灰岩水地面区域超前探查治理技术及应用
土木建筑丨CIVIL E N G I N E E R I N G摘要：煤层底板灰岩承压水严重威胁煤矿的安全生产，为煤矿开采主要水害防治对象，底板灰岩水常规治理方案为井下施工 密集钻孔，探查灰岩富水性及隐仗陷落柱，并注浆加固底板隔水层，井下施工灰岩探查帖孔存在高压水和高压注浆等安全风 险，且注浆加固效果不理想。
文章以淮河能源潘二矿11123工作面为研究对象，采用地面定向水平钻孔技术探查煤层底板隐伏 导水构造，并对钻进过程中揭露的灰岩溶隙、裂隙以及垂向导水构造进行高压注浆封堵、加固。
结果表明，该技术有效切断 了深部灰岩水突入工作面的垂向通道，成功解决了工作面回采期间的水害成胁，为工作面的安全回采提供了保障。
关键词：底板灰岩承压水：区域探查治理；水平定向钻孔：高压注浆I采煤工作面底板灰岩水地面区域超前探查治理技术及应用■文/刘松U随着煤炭开采范围和深度的延伸，煤层底板灰岩承压水 害威胁日趋严重，选用、制定有效的治理措施，确保安全回 采己迫在眉睫。
目前，国内对于煤层底板灰岩水害治理通常 以钻孔施工进行煤层底板加固以及含水层改造，存在钻孔量 大、钻孔轨迹不可控、注浆效果不理想及施工安全风险大等 问题。
针对这些问题，淮河能源潘二矿在11123工作面采用 地面水平分支钻孔技术，开展了 I煤底板灰岩地面区域探查 治理，探查底板灰岩隐伏陷落柱、导水构造，并进行高压注 浆，隔断奥灰水与A组煤的水力联系，有效防范底板奥灰 水突水威胁。
1. 治理区地质及水文地质概況淮河能源潘二矿11123工作面回采区域地质构造复杂，断层发育，煤层受断层切割破坏严重，在断层附近煤层有变 薄现象。
内次生小褶曲较发育，煤层厚度和产状变化较大，且局部有煤层变簿带或缺失带。
该工作面内共发现断层73 条，其中落差大于5m的共有4条；主要充水水源为3煤层 顶板砂岩水和1煤底板灰岩水。
3煤底板至太原组灰间距14.21〜32.2m,平均21.18m,岩性为1煤、泥岩、砂泥 岩互层，夹薄层粉砂岩及细砂岩。
淮南矿区深部煤层底板水害探查方法应用分析
淮南矿区深部煤层底板水害探查方法应用分析南地区煤田向深部开采过程中，A组煤层赋存条件好，但受到底板灰岩水害威胁，因此需查明底板岩层的富水特征，以确保矿井生产安全。
目前主要采用的地球物理勘探方法有三维并行电法、音频电透视法等。
本文通过对该区域应用的物探方法技术特点进行综述，进一步分析其应用条件及效果。
标签：底板水害；三维并行电法；音频电透视1 引言矿井水害一直是影响煤矿安全开采的主要是因素之一，深部煤层开采最大威胁就是来自煤层底板的灰岩水，我国约有半数以上的煤矿不同程度地受到灰岩水的影响，受灾面积和严重程度均居世界主要产煤国家的首位。
淮南矿区A组煤层储量丰富，赋存稳定，煤质好[1]。
由于煤层开采的地质、水文条件复杂，断层构造多，水平向地应力大，深部岩层裂隙发育，因此，开采前期需要采用单一或综合的物探方法，探查深部煤层底板的岩层富水性及其分布特征，对安全合理的开采煤炭资源，具有重要的理论和实践意义。
2 淮南深部煤层开采条件及探查（1）A组煤层开采条件。
淮南煤田为一轴向北西西的复向斜构造，煤田南、北边缘有低角度走向逆断层发育，一般开采条件尚可，但太原组灰岩喀斯特水比较复杂，需要经过严格的探测水工作探明底板水赋存情况。
（2）采取的物探方法。
目前，该区最常用的底板水害探查方法主要有矿井直流电法以及音频电透视法等，通过对于水文地质条件简单区域采用单一物探方法，对于复杂区域多采用两种以上的探水方法综合分析，进一步提高判断精度。
3 方法应用及分析每种物探手段有其自身优势和特点，地质条件和操作环境较好的情况下，基本能顺利得到满意的探测成果，但大多数情况下，特别是在煤层深部开采的条件下，由于地质条件复杂和操作空间有限等限制，单一的物探手段已无法独自完成探测工作或得到准确的探测效果，因此，通常需要其他物探手段的辅助，综合分析，提高对底板岩层富水特征判断的探测精度。
3.1 三维并行电法的应用对于巷道间透视三维电法探查系统，主要由包括数据采集主机、电极阵列和电缆系统组成[2]。
直流电法仪在矿井含水层探测中的应用
ｔｃ ｒｓｅｔ ｇ Ｉｓ ｕ ｅ ｔｉ ｃｎ ｅｉｎ ｎ ｃｕａｅ ｔ ｄｔｃ ｔｅ ａｕｆｒｏ ｉｅ ．Ｈ ｒ， ｔｅ Ｄ ． Ａ Ｄ １ｃ ｉａ ｒ ａ Ｐｏｐｅｉ ｎｔ ｍ ｎ Ｓ ｏｖ ｎｅｔａ ｄ ａｃ ｒｔ ｏ ｅｅｔ ｈ ｑ ｉ ｆｍ ｎｓ ｅｅ ｈ Ｚ Ⅱ Ｃ Ｅｅｔｃｌ ｉ ｌ ｎ ｒ ｅ ｒ
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直 流 电法 仪在 矿 井含 水 层 探 测 中的 应 用
杨 连 云
（ 南煤 化 集 团焦 煤 公 司 职 教 中 心 ，河 南 焦 作 ４４ ０ ） 河 ５ｏｏ
摘 要 ：矿 井含 水层探 测 常规 的方 法是钻探 和巷探 ， 费时 费力成本 又 高。采 用直流 电法仪 可方便 、 快 捷 、 确 的 探 测 到 含 水层 的位 置 。该 文 对 Ｄ 一ⅡＡ直 流 电法 仪 的 组 成 、 作 原 理 进 行 了介 绍 ， 对 其 在 准 Ｚ ｌ 工 并 预 测矿 井 水 文地 质 灾 害 危 险技 术 方 面 进 行 了可 行 性 分 析 ， 而 以 实例 — — 对 河 南煤 化 集 团 焦 煤 公 司 的 进
第 ８卷第 ２ 期
２０ １０年 ４月
水利 与 建筑 工程 学报
顶板多层灰岩含水层音频电透视探查技术应用
0引言随着我国煤矿资源开采逐渐呈“三高一扰动”的趋势[1]，井下巷道在掘进过程中遇到的地质水文条件愈发多样复杂。
回采工作面顶板上方的含水情况对安全回采有着重大影响，因此在工作面回采前采区有效物探、钻探手段提前查明、疏放顶板水就显得尤为重要了[2，3]。
目前，常用的探水方法主要有钻探法和物探法两大类[4]。
其中钻探法的结果虽然比较直观，但每个钻孔仅能体现自身的含水情况，并不能够完全反映工作面顶板整体的含水情况，存在一定的片面性，而且钻探施工成本往往较高。
物探方法以其操作容易、施工便捷以及勘测精度较高等优点在煤矿防治水领域得到了较为广泛的使用[5]。
青龙煤矿21601工作面直接充水含水层为16煤顶板粉砂岩，间接充水含水层为16煤顶部L7灰岩及长兴灰岩。
根据生产需要，需要提前采区手段有效查明顶板灰岩富水异常区的分布情况，为疏放水工作提供靶区。
为此，本文在分析21601工作面水文地质条件以及巷道布置等综合环境因素下，提出采用音频电透视法，分别采用15Hz 、120Hz 两种激发频率来探查工作面顶板上方100m 范围内，不同层位灰岩含水层富水异常分布情况，效果显示：通过音频电透视的探查能够较准确地预测和定位工作面顶板上方不同层段含水层的富水异常区，为煤矿回采工作面采前防治水工作面和后期治理提供了有效的技术参考。
1探测技术1.1矿井音频电透视法矿井音频电透视法是以煤层和岩体电性差异为物性基础、通过激发不同发射频率电场的电法勘探。
其施工方式是在工作面一条巷道发射信号，另外一条巷道接收信号。
正常情况下煤层与其顶、底板（一般为砂岩、泥岩互层）具有较明显的电性差异，而煤层相对其顶、底板岩层为高阻层，对于简化三层地质模型，可求出全空间内任意点的电位表达式为[6-7]：（1）式中：U i ，j 为第i 层的点源在第j 层的电位，V ；R 供电点至观测点的距离，m ；ρi 为第i 层的电阻率值，Ω·m ；I 为发射电流，A ；k n （i ，j ）=F （R ，d ，θ，ρm ）为反射系数函数。
电法探测技术在底板水害防治中的应用
— 丽
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口 ） （ 毳 无
作 者 简 介 ：肖新 成 （ ９４ ） 男 ， 南 新 郑 人 ，０ ７年 毕 业 于 山东 经 １８ 一 ， 河 ２０
济 管 理 干 部 学 院 ， 从 事 地 质 防治 水 管 理 工 作 。 现
图 ２ 三极 测 深 探 测 方 法 示 意
化 规律 ， 预测 含 、 导水 构造分 布 和发育 情况 的一 种井 下 电法探 测 技术 ， 其原 理如 图 １ 示 。 所
１ 工 作 面 概 况
１２ ２工作 面位 于矿 井 １ ２１ ２采 区西 翼 最北 部 ， 滹
等位线 电力线
沱背 斜轴 部 附 近 。滹 沱 背 斜 为 该 区 区 域 性 构 造 单 元 ， 响深 度 大 、 围 广 。煤 层底 板 受 构 造影 响 ， 影 范 裂
８ ・ ９
－
２ １ 年第 ９ ０１ 期
中 州煤 炭
总第 ｌ９ ８ 期
探 测深 度 ＝ Ｏ Ｘ０ ７ （ 。例 如 ， 计 探测 深 Ａ ． ５ ｍ） 预 度为 ７ 则 Ａ点 至 ＭＮ 中点 ０ 的距 离 Ａ ５ ｍ， Ｏ需 要测
量 至 １ ０ Ｉ。 ０ ｎ
放， 目前水 位 已降 至 一１ ３ ３ｍ， 作 面 最低 标 高 高 ７ ． 工 于 Ｌ－ 水 位标 高 ， 灰 水 目前 不 承 压 ； 。 层 至 ７灰 ８ Ｌ一 。 二 煤
隙发 育 ， 岩层 松软 破 碎 。工 作 面范 围 内太 原组 Ｌ Ｌ 岩层 位稳 定 ， 作 面标 高 在 一１５～ 一１２ ｍ， ，灰 工 ２ ０
图 １ 三 极 测 深 原 理 示 意
仪 器 的探测 方法 如 图 ２所示 ， Ａ为发 射 电极 （ 电 源 ） Ｂ为无 穷 远 电 极 ， Ⅳ 为 接 收 电 极 ， 间距 为 ， Ｍ、 其 ＭＮ， 中点 ０为 观 测 点 ， 射 电 极 Ａ距 观 测 点 ０ ＭＮ 发 的距离 为 Ａ 。 仪 器 在 某 观 测 点 探 测 时 ， 、 电极 Ｏ Ⅳ 固定不 动 ； 射 电极 Ａ依次 移动 ， 动的距 离为 Ｚ 发 移
矿井直流电透视法探测工作面底板岩层含水性
底 板或顶板 供 电 ， 在 地 下 岩 层 中建立 稳 定 电流 场 。 在工作面的另一条 巷道 内布置测 量 电极 Ｍ 和 Ｎ， 测 量两 点 的电位 差 ， 并 计算 视 电阻率 Ｐ 。工 作方 法如
图１ 所示 ， 应用定 点交会 法进行测 量 ， 保持 供 电电极 Ａ和 Ｂ间 的距离 不变 ， 以一 定 的间 隔 同时移 动 Ａ和 Ｂ ， 测量 电极 Ｍ和 Ｎ重 复上一 次 的工 作 ， 这样 得到 固 定的 Ｏ 为 圆心 ， Ｏ Ｏ 为半径 的扇 形 区域。 当 Ｏ 在
ｌｏ ｆ ｏ ｒ ｕｎ ｄ ｕｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ， ｏ ｎｌ ｙ ａ ｔ ｌ ｏ ｃ ａ ｌ ｓ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ， ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｒ ａ ｔ ｅ ｓ ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ ｌ ｙ ｌ ｏ ｗｅ ｒ ｎｏ ｒ ｍａ ｌ ａ ｎｄ ｔ ｈ ｅ ｒ ｏ ｃ ｋ ｈ ａ ｖ ｅ ａ ｗｅ ａ ｋ ａ ｑｕ ｏ ｓ ｉ ｔ ｙ． Ｂｅ ｃ ａ ｕ ｓ ｅ ｏ ｆ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ｙ ｓ ｍａ ｌ ｌ ａ ｍｏ ｕｎ ｔ ｏ ｆ ｗａ ｔ ｅ ｒ ｉ ｎ ｔ ｈ ｏ ｓ ｅ ｐｌ ａ ｃ ｅ， ｃ ｏ ａ ｌ ｍｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ｃ ａ ｎ ｂｅ ｓ ａ ｆ ｅ ｌ ｙ ．
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔ ｏ ｓ ｏ ｌ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ ｏ ｆ ｍｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｒ ｅ ａ ｔ ｅ ｎ ｅ ｄ ｂ ｙ ｗａ ｔ ｅ ｒ ｏ ｆ ３ ７ ０ １ ｗｏ ｒ ｋ ｉ ｎ ｇ ｆ ａ ｃ ｅ ｉ ｎ Ｂａ ｏ ａ ｎ ｍｉ ｎ ｅ， ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｐ ｕ ｔ ｆ ｏ ｒ ｗ ａ ｒ ｄ ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｔ ｈ ｏ ｄ ｏ ｆ“ ｍｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ｄ ｅ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｐ ｅ ｎ ｅ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ” ．Ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｒ ｉ ｎ ｇ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｒ ｏ ｃ ｋ ａ ｑ ｕ ｏ ｓ ｉ ｔ ｙ ｗ ｅ ａ ｋ ｏ ｆ ３ ７ ０ １
深部煤层底板灰岩赋水性矿井瞬变电磁法探测
深部煤层底板灰岩赋水性矿井瞬变电磁法探测下组煤层工作面回采时，极易将奥灰水导入工作面，造成安全事故。
本文基于矿井瞬变电磁法”烟圈效应”理论，根据仪器特性，采用方形重叠小回线装置对煤层底板奥灰赋水性进行探测。
结合井下钻探验证资料，发现矿井瞬变电磁法在探查煤层底板赋水性方面具有较好效果。
标签：灰岩赋水性瞬变电磁法事故0引言目前，我国华北矿区的许多煤矿已经进入下组煤开采阶段，下组煤开采面临的最大挑战是来自煤层底板奥灰含水层的突水威胁。
在煤矿防治水工作中，煤层底板奥陶系灰岩水的防治一直是防治水工作的重点和难点。
因此，采用瞬变电磁法在煤层回采前对奥灰含水层进行探测可以为煤矿安全生产提供重要依据。
本文基于矿井瞬变电磁“烟圈”效应理论，根据所用仪器特征采用重叠回线装置，在井下巷道进行实际探测，通过分析视电阻率等值线图，划分含水异常区，经过钻孔验证发现矿井瞬变电磁法具有很好的探测效果[1-3]。
1地质-地球物理特征不同地层的电性分布规律一般为：煤层电阻率值相对较高，砂岩次之，粘土岩类最低。
在原生地层未被打破的情况下，其导电性特征在纵向上存在固定的变化规律，而在横向上相对比较均一。
本文涉及到的层位主要为煤层及底板下的奥陶系灰岩，该岩性赋水性较强，易发育断层、陷落柱等导水构造。
在原生地层未被打破情况下，灰岩电阻率值较高，当断层、陷落柱等导含水构造存在时，会改变原来的高阻反应，呈现低阻异常，这种变化规律的存在，为矿井瞬变电磁法探测深部煤层底板奥陶系灰岩赋水性提供了良好的地质条件。
2矿井瞬变电磁探测法基本原理2.1全空间“烟圈”效应理论矿井瞬变电磁法与地面瞬变电磁法不同，矿井瞬变电磁法的电磁波向线圈平面的两个法线方向传播，故为全空间瞬变电磁技术。
矿井瞬变电磁法在巷道内设置通以一定电流的发射线圈，发射电流会在回线周围空间中建立一个稳定的磁场。
当发射线圈中的电流突然断开时，在线圈平面上下空间中就要被激励起感应涡流场以维持在断开电流以前存在的磁场，此时瞬间的电流集中于发射线圈附近的介质表面，并按r-4规律衰减（r为发射线圈中心至观测点的距离）[4]。
综合物探技术在龙固煤矿底板灰岩水探查中的应用
种无线 电波透视异常以进行地质推断和解释 。
２ 应 用 实 例
２ ． １ 龙 固矿 Ｔ Ｅ Ｍ 应用 实例 ２ ． １ ． １ 矿 井 瞬变 电磁法 装置 形式及 其 参数选 择
本 次 矿 井 瞬变 电磁 法 勘 探 采 用 重 叠 回线 装
（ ａ ） 矿井巷道工作布置 图 （ ｂ ） 衰减 曲线剖面 图
坑 道无 线 电波透 视法 ， 又称 坑透 法 ＿ ３ ］ 。电磁波 在地 下 岩层 中传播 时 ， 由于各 种 岩 、 矿 石 电性 （ 电
煤系地层常见岩石 电阻率值如表 １ 所示 。
表１ 一般 煤 系地 层 常 见 岩 石 电 阻 率 值
岩名 煤 泥 岩 砂岩 石 灰 岩 矿 井 水
周 围岩层 的电阻率 。因此 ，利用 这一 物理 电性 特 征， 就可 以采用 矿 井瞬 变 电磁技术 加 以探查 。 一般
原 理 ，在 电导率 和磁导 率均 匀 的地层 中 ，铺设 回 线 ，输 入 阶跃 电流 ；当发送 回线 中 电流 突然 断开
时， 在下半空间就会被激励起感应涡流场 ， 以维持 断 电前 存 在 的磁 场 ；此瞬 间 的电流集 中在 回线 附 近的地表 ， 并按指数规律衰减ｎ 。 １ ． ２ 坑 道 无线 电波透视 法 基本原 理
能 源 技 术 与 管 理
１ ５ ６
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ２ — ９ ９ ４ ３ ． ２ ０ １ ４ ． ０ ２ ． ０ ６ ２
２ ０ １ ４年第 ３ ９卷第 ２期
Ｖ０ １ ．３ ９ Ｎｏ ． ２
Ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｙ ｇ ａ ｎ ｄ Ｍａ ｎ ａ ｇ ｅ ｍｅ ｎ ｔ
电法类物探技术在煤矿工作面突水防治中的应用
电法类物探技术在煤矿工作面突水防治中的应用本文分析了适用于煤矿工作面突水防治的几种电法类物探技术的基本原理和工作方法。
双巷电法、音频电透视和无线电波透视技术对相对低阻的含水层和导水通道都有较好的反映。
以物探探查结果为指导，结合钻探工程可以有效地进行煤矿工作面的突水防治工作。
标签：矿井突水；直流电法；音频电透视；无线电波透视技术；工作面0 引言煤矿水害是仅次于瓦斯灾害的第二大煤矿灾害性事故，随着我国煤矿的开采深度逐年加大，面对更加复杂的开采条件，突水、淹井等煤矿水害事故也不断发生。
矿井突水是由于煤层下伏承压水或相邻采空区的老空积水冲破煤层底板隔水层、防水煤柱的阻隔，以突发、缓发或滞发的形式进入工作面，造成矿井涌水量增加或淹井的地质及采动影响现象。
我国煤矿地质条件和开采条件差异很大，松散地层水、砂岩裂隙水、灰岩岩溶水、老空水等都可能成为工作面突水水源之一，复杂的地质构造条件、深部煤层的开采及老空区的存在进一步使得突水防治工作越来越困难[1]。
目前，随着煤矿防治水工作研究的不断开展，已有多种物探技术运用于煤矿的水害防治，而电法类物探技术通常对矿井水的探测效果较灵敏，如矿井工作面双巷电法、音频电透视法、无线电波透视探测技术等。
本文对这些探测技术在矿井突水中的应用进行了分析总结。
1 矿井突水物探探测的地球物理基础矿井突水的两个基本条件水是水源和通道。
矿井工作面突水事故是由于采动影响的顶底板岩层变形引起周边原生裂隙及次生裂隙相互连通，形成导水通道而导通周边的含水层所致。
煤系地层突水的主要含水部位为砂岩和灰岩的含水裂隙区及充水的老窑区，而突水的通道主要为裂隙带、断层带和陷落柱等，这些含水部位和导水通道与正常岩层间均表现出显著的电性差异。
电法勘探主要针对岩层中的电阻率差异常来进行探测，含水体及导水通道通常具有显著的低电阻率特征，而不含水的裂隙带、断层带和陷落柱则表现为显著的高电阻率特征。
因此，适合采用电法类物探技术来探测可能的含水体和导水通道，从而指导工作面突水的防治工作[2]。
煤田水害探测中综合物探方法应用
煤田水害探测中综合物探方法应用
随着煤炭工业的发展，煤田水害已成为制约煤炭开采与生产的重要因素。
煤田水害的早期预警和监测对于保障煤矿生产安全具有极其重要的意义。
物探技术在煤田水害探测中得到了广泛的应用。
本文将介绍综合物探方法在煤田水害探测中的应用。
1. 地电法
地电法是物探技术中重要的一种方法，其原理是利用地下介质中的电阻率差异来探测地下水。
在煤田水害探测中，地电法主要用于探测煤层底部的水体分布情况。
当地下水体存在时，由于水体的电导率高于煤岩体，因此通过地电法可以获得地下水体的分布情况。
此外，地电法还可以探测煤岩体的含水性分布情况以及煤层中的裂隙情况，从而为水害的成因分析提供了重要的依据。
2. 重力法
重力法是利用地球重力场的变化来探测地下介质的密度差异。
在煤田水害探测中，可以通过重力法探测煤层底部的水体分布情况。
由于地下水体的密度较低，因此在重力场中会产生较小的重力异常。
通过测量地表重力场的变化，可以推断地下水体的位置和分布情况。
综合利用以上几种物探方法可以较全面地探测煤田水害的情况。
例如，地电法能够探测出煤岩体的含水情况和水体的总体分布情况；重力法、地磁法和地震法可以较准确地确定水体的位置和形态。
通过综合分析多种物探方法获得的数据，可以对煤田水害的成因、规模、发育情况等进行深入分析，制定出相应的防治措施，保障煤矿生产的安全与稳定。
电法勘探技术解析与地下岩溶水位监测
电法勘探技术解析与地下岩溶水位监测电法勘探技术是一种应用物理学原理的勘探手段，它通过测量地下电性参数的变化来揭示地下结构和岩层的分布情况。
在地下水资源利用和环境地质工程等领域，电法勘探技术有着广泛的应用。
本文将对电法勘探技术进行解析，并结合实际案例，探讨其在地下岩溶水位监测中的应用。
电法勘探技术的原理是利用地下岩石和水体的导电性差异来获取地下介质的信息。
具体而言，电法勘探技术通过在地面上布设电极，并向地下注入电流，测量地面上或地下不同位置的电位差，从而揭示地下介质的分布情况。
在电法勘探中，常常使用电阻率和电纳参数来描述地下介质的导电性和储层特征。
电阻率是指单位体积内的电阻，而电纳则是指单位体积内的电容。
电法勘探技术在地下岩溶水位监测中的应用主要是通过测量地下水体与岩层之间的电阻率变化来推测地下水位的位置。
在地下岩溶地区，由于岩层裂隙的存在，地下水会在岩溶洞穴中聚集形成水位。
通过对岩溶地下的电阻率变化进行监测，可以推测出地下水位的位置以及水位上升或下降的趋势。
这对于水文地质调查和地下水资源管理具有重要的意义。
接下来，我们将通过一个实际案例来说明电法勘探技术在地下岩溶水位监测中的应用。
某地是一个典型的岩溶地区，该地区的地下水位的变化对周围的农田和居民生活有着重要的影响。
为了确定地下水位的位置和变化趋势，工程师采用了电法勘探技术。
在实地勘测中，工程师首先在地面上布设了电极，并注入了一定的电流。
然后，工程师测量了地面上不同位置的电位差。
通过对电位差的分析，工程师发现了一个与其他区域相比电阻率较低的区域，这表明该地区存在地下水体。
工程师按照电法勘探的方法，进行了多个地点的测试，并对测试结果进行综合分析，推测出地下水位的位置和变化趋势。
通过电法勘探技术，工程师成功地确定了该地区的地下水位位置，并发现了水位的上升趋势。
这为地下水资源的合理开发和管理提供了重要的参考依据。
同时，通过电法勘探技术监测地下水位，还可以提早预警地下水位过高或过低的情况，从而有效避免地下水位的波动对周围环境和工程结构造成的影响。
煤田水害探测中综合物探方法应用
煤田水害探测中综合物探方法应用
煤田水害是煤炭开采中一种常见的自然灾害，造成了严重的经济损失和安全隐患。
为了及时探测和预防煤田水害，综合物探方法被广泛应用。
本文将介绍煤田水害探测中常用的综合物探方法及其应用。
综合物探方法是指将多种物探方法相互结合，利用各自的优势来获取更全面、准确的地下信息。
在煤田水害探测中，常用的综合物探方法包括电法、地震法、重力法和地磁法等。
电法，即地电法，是通过测量地下电阻率分布来探测地下水的方法。
煤田水害中常见的问题是地下水的分布情况和流动方向。
电法能够通过电流在地下的传播来获取地下电阻率信息，并进而推导出水的分布情况。
电法还可以检测地下水的运动速度和流动方向，从而为水害的预防和治理提供科学依据。
地震法是利用地震波在地下的传播特性来探测地下结构的方法。
在煤田水害探测中，地震法可以用来探测地下断裂带和岩层的裂隙以及含水层的位置和分布。
通过测量地震波在地下的传播时间和速度，可以确定地下结构的情况，并推测出地下水的位置和水位。
重力法是通过测量地下重力场的变化来探测地下水的方法。
在煤田水害探测中，重力法可以用来探测地下含水层的厚度和分布情况。
由于地下含水层的密度与周围岩层不同，因此可以通过测量重力场的变化来推测地下含水层的情况。
综合物探方法的应用可以提高煤田水害探测的准确性和可靠性。
通过综合利用多种物探方法的测量结果，可以得到地下结构和地下水的更全面的信息。
综合物探方法还可以相互验证和补充，提高测量结果的可信度。
在煤田水害探测中，综合物探方法是一种有效的探测手段。
高密度电法在探测煤矿地下水及岩溶中的应用
高密度电法在探测煤矿地下水及岩溶中的应用刘超;张义平;肖川;王祎【摘要】近年来,虽然国家十分重视煤矿水害防治工作,煤矿也加大了治理力度,但是煤矿突水事故频繁,造成人员伤亡量大,进而煤矿水害的防治成为重点.高密度电法具有测点密度高,在查明采空区,探测岩溶发育和寻找地下水源方面取得了较好的效果.通过具体的实例加以分析高密度电法在矿井水害防治中的现实指导意义,为煤矿的水害防治工作奠定基础.%In recent years, although the government attached more attentions to prevent mine water hazards, and the coalmines increased more efforts to reform too, the water inrush accidents still happened frequently and caused amount of deaths and injuries. So the prevention and treatment of water inrush accidents become an important point. Because of the high density of the measuring points, high-density electrical method achieves great effects in the field of mine-out area identifications, Karst growth explorations and underground water acquirements. A foundation in the prevention of the coalmine water inrush accidents is settled by analyzing specific examples which showed the practical guidance role high-density electrical method plays in the prevention and treatment of coalmine water inrush accidents.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2012(012)028【总页数】5页(P7170-7174)【关键词】矿井水害;高密度电法;防治;地下水;岩溶【作者】刘超;张义平;肖川;王祎【作者单位】贵州大学矿业学院;贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室,贵阳550003;贵州大学矿业学院;贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室,贵阳550003;贵州大学矿业学院;贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室,贵阳550003;湖南科技大能源与安全工程学院,湘潭411201【正文语种】中文【中图分类】P641.72高密度电法是指直流高密度电阻率法，实际上是一种陈列勘探方法。
煤田水害探测中综合物探方法应用
煤田水害探测中综合物探方法应用
煤田水害是煤矿开采中常见的灾害之一，给矿井地下水系统带来严重的破坏，为了减
少煤田水害的发生，提高矿井的安全生产水平，煤田水害探测成为了一个重要的研究领域。
综合物探方法在煤田水害探测中得到了广泛的应用，本文将对几种常见的综合物探方法进
行介绍。
电法方法是煤田水害探测中常用的一种方法。
电法方法通过研究地下介质的电阻率差
异来探测水体的存在。
在煤田水害探测中，可以通过电法方法研究煤层中的含水层分布情况，进一步评估煤层的稳定性。
电法方法的优点是操作简单，探测范围广，但也存在一些
缺点，比如受土壤类型的影响较大，精度相对较低。
综合物探方法在煤田水害探测中发挥了重要的作用，通过结合多种物探方法，可以更
加全面地研究煤田水害的发生原因和预测水体的分布情况。
但是应注意的是，不同的物探
方法有其各自的优缺点，需要根据具体的煤田地质条件和水害情况进行选择和应用。
综合
物探方法的结果还需要与实际情况相结合进行判断和分析，以提高探测的准确性和可靠
性。
直流电测深技术在底板岩层赋水探测中的应用
直流电测深技术在底板岩层赋水探测中的应用马文豪;查文锋【摘要】新元煤矿3#煤层工作面底板下100 m范围内分布有较强赋含水层K7砂岩、K2灰岩层.工作面如有构造发育,顶底板隔水层受到断层构造的破坏,在构造发育地段有可能顺构造破碎带向工作面涌水,引起水害事故.为了探查3#煤层底板岩层赋水情况及工作面内的发展趋势,便于矿方有效地开展防治水工作,新元煤矿对首采区5个工作面进行了直流电测深井下探测,经分析并结合各工作面和巷道的视电阻率情况,最终确定电阻率在50Ω·m以下作为工作面异常区的解释成果.【期刊名称】《陕西煤炭》【年(卷),期】2019(038)003【总页数】4页(P79-81,91)【关键词】直流电测深;视电阻率;富水性;底板岩层【作者】马文豪;查文锋【作者单位】山西焦煤汾西矿业集团,山西介休 032000;山西阳煤集团,山西阳泉045000【正文语种】中文【中图分类】TD7450 引言山西新元煤炭有限公司新元煤矿是设计能力为600万t/a的现代化矿井，主采山西组(P1s)3#煤层。
西采区3#煤为该采区的首采区，该采区共包括310201、310202、310203、310204和310205共5个工作面。
310201工作面底板下100 m范围内分布有K7、K5砂岩层，顶板范围内分布有K8砂岩层。
310202工作面至310205工作面底板下100 m范围内分布有较强赋含水层K7砂岩、K2灰岩层。
工作面如有构造发育，顶底板隔水层受到断层构造的破坏，在构造发育地段有可能顺构造破碎带向工作面涌水，引起水害事故[1-3]。
为了探查310201工作面至310205工作面3#煤层底板岩层赋水情况及工作面内的发展趋势，便于矿方有的放矢地开展防治水工作。
2007—2011年山西新元煤炭有限公司委托煤炭科学研究院西安煤科院对首采区5个工作面进行了直流电测深井下探测。
为了验证已有数据解释的正确性和结合各工作面数据进行综合比较分析，总结该采区的水文物探规律。
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煤层底板灰岩含水层电法探测技术应用
【摘要】煤层底板下的灰岩含水层给煤矿的安全开采带来很大的隐患，提前探明煤层底板灰岩水体发育位置，为在井下布置探放水钻孔提供依据，是目前井下地球物理勘探亟待解决的问题。
本文介绍了采用网络并行电法对恒源煤矿Ⅱ6112工作面的底板水探测的工程实践，表明该方法较准确地查明了工作面底板岩层内富水区的分布范围。
【关键词】物探技术；煤层底板；灰岩水；网络并行电法
引言
我国的许多煤矿已进入或正在进入下组煤开采阶段，下组煤开采面临的最大挑战是来自煤层底板灰岩含水层的突水威胁。
灰岩水具有水压高、水量大、连通性强、突水通道难发现、突水治理困难等特点。
如何准确地查明底板水，特别是底板灰岩水赋存分布范围，对工作面进行防治水工作、消除突水威胁、保障工作面安全合理开采，具有重要的指导意义。
电法物探技术自提出以来，进行了大量的模型和现场试验，在煤层地质异常探测上也进行了尝试，取得了明显的效果。
本文探讨了网络并行电法在恒源煤矿的应用情况，旨在为煤矿工作面水害防治提供新的探测手段。
1 地质-地球物理特征
从电性上分析不同地层的电性分布规律为：煤层电阻率值相对较高，砂岩次之，粘土岩类最低。
由于煤系地层的沉积序列比较清晰，在原生地层状态下，其导电性特征在纵向上存在固定的变化规律，而在横向上相对比较均一。
当存在含水的构造破碎带时，则其导电性变好，相当于存在局部低电阻率值地质体。
综上所述，当含水断层、裂隙和陷落柱等地质构造发育时，会打破地层电性在纵向和横向上的变化规律。
这种变化规律的存在，为以岩石导电性差异为物理基础的瞬变电磁法探测提供了良好的地质条件。
2 网络并行电法基本原理
网络并行电法系统由PC机、测量主机、电极阵列和电缆系统组成。
目前所研制的仪器为集中式64道电极。
传统的多道电成像采集系统在每个采样位置只有四个电极点在工作，两个电极供电，两个电极测量，其余电极闲置。
网络并行电法系统每一电极都能自动采样。
各电极通过网络协议与主机保持实时联系，在接受供电状态命令时电极采样部分断开，让电极处于供电状态（即供电电极A 或B），否则一直处于在电压采样状态（即测量电极M），并通过通讯线实时地将测量数据送回主机。
通过供电与测量的时序关系对自然场、一次场、二次场电压数据及电流数据自动采样，采样过程没有空闲电极出现。
所采集的数据可进行自然电位、视电阻率和激发极化参数等数据处理。
（a）单点电源场（b）双点异性电源场
图1 网络并行电法系统电位数据采集图
根据电极观测装置的不同，网络并行电法数据采集方式分为两种：AM法和ABM法。
AM法观测系统所测量的电位场为点电源场（图1（a）），该装置与常规二极法类似，布置时采用2根无穷远线（∞），1条作为供电电极B极，1条作为公共N极，提供参照标准电位，当测线任一电极供电时（A极），其余电极同时在采集电位（M极）。
对AM法采集数据，可以进行二极、三极装置的高密度电法反演和高分辨地电阻率法反演。
ABM法采集数据所反映的是双异性点电源电场情况，为一对电流电极AB供电，1根无穷远线作为公共N极，提供参照标准电位，整条测线的其他电极均采集电位值（M极），没有空闲电极存在，如图1（b）所示64个电极测线电位测量情况。
对ABM法采集的电位、电流值，可以进行对称四极、偶极装置和微分装置的高密度电法反演。
3 工程应用
3.1 工程概况
恒源煤矿Ⅱ6112工作面位于Ⅱ61采区下部的东部边缘，孟口断层的下盘，东部（切眼外）为落差在0～70m的采区边界断层—孟口逆断层，南部为尚未布置采掘工程的Ⅱ6110工作面，西部为二水平轨道及运输下山，北部为二水平北翼轨道大巷。
工作面设计为走向长壁式综采工作面，设计走向长970m，倾斜宽200m。
Ⅱ6112风巷标高在-578.3～-597.5m；机巷标高在-553.6～-568.5m，切眼标高在-551.5～-588.5m之间。
该工作面底板深度50米左右以下为太灰地层，工作面生产受灰岩水威胁，需进行底板防治水工作。
本次探测区主要II6112机巷外侧二水平北翼大巷，拟在该范围进行探放水工作。
本次采用网络并行电法探测技术，主要的探查内容为：一是巷道底板深度80m内灰岩地层电性变化情况；二是评价工作面底板80m内灰岩地层相对富水区赋存情况，为底板探放水提供地质依据。
现场探测在二水平北翼大巷施工网络并行电法测线，共施工电法测线2站，每站布置电极数为64个，电极间距5.0m，共630m，控制巷道长度600m。
每站均采集二组AM法数据，数据电流电压变化情况完全一致，电场稳定。
3.2 电法综合分析结果
高密度电测深结果更客观地反映了原始地电场的变化特征，而三维电法结果较直观地反映电阻率异常区的空间位置，突出了异常特征。
以二者的区域之和作为低阻区的范围（为粗黑线圈定区域），把两者的交集部分作为重点防治水区（为粗红线圈定区域），如图2所示，探测结果如下：
（1）YC1：该范围断层及裂隙发育，在电测深及三维电法上低阻表现显著，
影响范围大，为较强相对富水区。
其中Z-1为该范围核心防治水区；
（2）YC2：该范围在电测深上低阻表现显著，在三维电法上低阻表现不明显；
（3）YC3：该范围在电测深及三维电法上低阻表现显著，影响范围大，为较强相对富水区。
其中Z-2为该范围核心防治水区；
（4）YC4：该范围在电测深上低阻表现显著，在三维电法上低阻表现不明显。
该范围为断层裂隙带，可能含。
4 结论
（1）利用网络并行电法原理探测工作面底板富水情况，工作方法较为简单可行，为工作面水害防治提供了有效的地球物理勘探手段；
（2）利用网络并行电法探测技术，可较清楚地反映工作面底板富水区的范围，实现富水区三维空间定位，有力地指导钻孔探放水及钻孔注浆工程施工。
参考文献：
[1]郭纯，邢文平，李文军. 瞬变电磁技术在煤层底板含水层注浆改造中的应用[J].煤田地质与勘探，2006，34（4）.。