“双极-偶极”电阻率CT法在底板富水性探测中的应用.pdf

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1、2016年第4l卷第1期能源技术与管理EnergyTechnologyandManagement165V0l

2、41No．1doi：10．3969／jissn1672-9943．2016．01．064“双极一偶极"电阻率CT法在底板富水性探测中的应用徐帆，张林林，姜虹，徐缘(江苏三联安全评价咨询有限公司，江苏南京211112)[摘要]随着煤矿开采的深度不断加大，工作面底板水害问题日益突出，针对“偶极一偶极”装置在工作面电阻率CT探测中信号弱的缺陷，加大供电电极和B的距离，采用“双极一偶极”装置进行工作面电阻率CT探测。对采集到的数据进行全空间三维电阻率反演，

3、得到工作面底板范围不同深度的电阻率变化情况。对山西某矿工作面的底板富抽}生探测及后期验证表明，该方法在．5-作面底板探测中效果良好。[关键词]双极一偶极；工作面CT；三维电阻率反演[中图分类号]P641．54[文献标识码]B[文章编号]1672-9943(2016)01-0165-03删观测到的电位差大小为5_：0引言：K，盟近年来，我国煤矿的开采深度不断加大，大多数煤矿开采面临的地质环境也越来越复杂，其中其中K1——广2"—IT广T工作面底板水害尤为突出。据不完全统计，我国约一面一—AN—有60％的煤矿正不同程度地受到底板承压水的式中K为装置系数，m。影

4、响⋯。在对底板富水性的探测中，电阻率CT是1．2“双极一偶极”装置三维探测原理最常用的物探手段之一。近年来“偶极一偶极”装实际上“双极—偶极”装置是由“偶极—偶极”置在煤矿富水性探测中广泛应用，但是该装置存装置引申而来，所谓“双极—偶极”装置，其实是指在一个缺陷，就是观测信号较弱。为了解决这个问供电电极AB的极距加大到了不满足近似看作偶题，国外U．C．Das等通过加大供电偶极的间距来极源的条件，即A—B>(为中点到使观测信号增强，从而提出了“双极一偶极”装)置[2]。刘煜洲等推导了水平层上不同“双极一偶M—N～中点间的距离)，所以称之为“双极”。极”电测深

5、装置视电阻率的理论公式，并对u．C．直流电阻率法的三维反问题一般可表示为以Das的观点做了修正。李文对工作面“双极一偶下形式：极”电阻率CT法探测理论做了阐述_4]。本文采用Ad=GAm“双极一偶极”装置对山西某矿工作面进行了电阻式中：Ad为观测数据d和正演理论值的差向率CT探测，取得了较好的效果。量；G为雅克比矩阵；／tm为初始模型m的修改向量。1电阻率CT三维探测原理对于三维问题，通常是将模型范围剖分成三1．1直流电法基本原理维网格，通过求解雅克比矩阵G及大型矩阵逆的直流电阻率法是以岩、矿石的电阻率差异为计算，来求取各三维网格电性参数。其求解模型修基础

6、的一种电法勘探方法。通过A、日供电电极向改量的算法为：地下供电，从而在地面以下的导电半空间建立起(G．，G+ACrC)Am=Gd稳定电场。通过1对测量电极和Ⅳ在地面观测式中C为模型光滑矩阵。该稳定电场的分布规律，这样就可以区分出地下2“双极一偶极"法在山西某矿中的应用不同电阻率的岩层或矿体，从而达到探测异常地质构造的目的。2．1工作面概况假设地下为均匀半空间，其电阻率为P，供电该矿3416工作面所采3煤层赋存稳定，结电极A、B向地下发送电流为，，则在测量电极对构简单，属于低硫、中灰的优质贫瘦煤。煤层内生2016年第41卷第1期能源技术与管理EnergyTe

7、chnologyandManagement167V01．41No．1DZ2低阻区朝底板下延伸深度为60m，结合回风阻率反演，得到工作面内底板不同深度水平切面，巷测深剖面，此处岩性变化或裂隙含水，可能为陷可以提高解释的可靠度，对煤矿的安全生产提供落柱。DZ3低阻区朝底板下延伸深度为40113．，该了技术支撑。区域对应已知陷落柱位置，与现场较为吻合。陷落[参考文献]柱内可能由于岩性变化或少量含水，故电阻率[1]刘玉德，尹尚先，顾秀根．高突危险水体上煤层开采下相对围岩较低。DZ4低阻区朝底板下延伸深度达限及带压开采分区研究[J]．中国安全生产科学技术，6Om，发

8、育深度较大，影响范围较大，可能是岩性2010，6(3)：54-59．变化或含水导致电性变化较大，为重点防范区域。『2]UCDAS，SAURABHKK．TheoryfortheBipole—通过后期实际的地质揭露验证，DZ1低阻区为一DipoleMethodofresistivitysounding[J]．Geophysical小裂隙，DZ2低阻区为一个断裂构造，其间充水；Prospecting，1980，28(2)：297-313．『3]刘煜洲，曹静平，王军．水平层上“双极一偶极”电测深DZ4低阻区为一小型陷落柱，内部含水，与深部无装置视电阻率理论曲线的计

9、算与特点[J]．物化探计连通。探测结果与实际揭露验证结果高度吻合，