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1、《资源与环境学术交流会议征文》2702工作面底板阻水性分析尚衍峰曹思文邵明喜（兖矿集团杨村煤矿，272118）摘要:在介绍音频电透视和水文钻孔应用于煤矿底板突水预测方法、原理的基础上,以2702工作面为例,建立了用音频电透视预测煤层底板突水的富水性,用水文钻探对突水危险性进行了分析,取得了较好效果,为煤层底板突水预测提供了一条有效途径。关键词：底板突水预测PREVENTWATERCONDITIONANALYSISOFCOALFLOORIN2702WORKINGFACECaosiwenShaomingxiShangyanfeng（Yangcun
2、Mine,YanzhouCoalGroup,YanzhouShandong,272118)Abstract:Basedonthedetailedintroductionofthemethodandprocedureofvoicefrequencyelectricperspectivetechniqueandhydrologydrillholeinthepredictionofcoalfloorwatergushing,thepaperestablishesvoicefrequencyelectricperspectivetechniquegu
3、shingmodel,predicatesthewatergushingdivisionstaking2702workingfaceasanexample.Thegoodresultsobtained,andanewwayofforecastingwatergushingfromcoalfloorisprovidedkeywords:floorwatergushingpredication一、引言煤层底板突水是煤矿水害的主要类型之一，给煤矿的安全生产带来严重威胁和经济损失。因此,超前对矿井底板突水进行准确预测,意义十分重大。我国煤矿底板阻水预
4、测已经40多年的历史，形成了许多有价值的理论，积累了丰富的实践经验。目前国内对其预测评价主要有：①GIS用于煤矿突水预测评价及应用地理信息系统(GeographicInformationSys-tem,简称GIS)技术,评价富、突水模式和对底板的富、突水性进行了预测分区；②7利用采动过程底板隔水层原位应力测试数据，与计算机有限元模拟相拟合，求得采动底板隔水层的应力分布变化，给出定量评价，确立突水判据；③矿井音频电透视，可对工作面内底板构造发育情况和水文地质条件超前定性探测，并能够实现测试资料的计算机层析成像法处理、解释，是当前比较先进的一种井
5、下电法物探技术，；④水文地质钻探，这是种常规探查水害的方法，由于钻孔只是“一孔之见”，因而钻探结果只反映局部情况。针对现有底板水探测技术的技术局限性，在杨村矿2702工作面采用矿井音频电透视技术、水文地质钻探及抽水试验相结合的方法对煤层底板阻水条件进行评价，通过水文地质钻探及抽水试验对音频电透视结果进行检验，充分发挥了两种方法的优点，取得较好效果。二、音频电透视探测1、方法原理概述由于地下各种岩（矿）石之间存在导电差异，如表1所示。影响着人工电场的分布形态。矿井音频电透视法就是利用专门的仪器在井下观测人工场源的分布规律来达到解决地质问题的目的
6、。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电阻率（W．m）10～1041～501～10560～4´1051～10从大的范畴来说，矿井音频电透视法仍属矿井直流电法。因其施工方法技术、资料处理技术的差异及主要针对性（探测采煤工作面内部的构造）等原因而形成矿井音频电透视法分支。2、地电模型及点源场的分布特征与地面电法不同的是：矿井音频电透视法以全空间电场分布理论为基础。对于均匀全空间，点电源产生的电场分布特征，可用如下关系式表达：（1）（2）（3）7式中Um—电位； I—供电电流强度¤Ａ；Em—电场强度；jm—电流密度；r—均
7、匀空间介质电阻率¤W．m；R—观测点M到点电源A的距离¤m。煤矿煤层与其顶、底板（一般为砂岩、泥岩互层）具有明显的电性差异。而煤层相对其顶、底板为高阻层，可用图1所示的三层地电模型来模拟上述电性组合特征。图1井下三层地电模型示意图根据镜像法，可以求出全空间内任意点的电位表达式为：（4）式中为第i层的点源在第j层的电位；L供电点至观测点的距离；为第i层的电阻率值；为反射系数函数。3、含水构造对点源场的电位影响含水构造可以模拟为局部地质体，如图2.c所示。对于井下局部地质体的附加场，可用导电球来说明问题。即电流场中导体的异常可以近似地看作电偶极子
8、的异常。其表达式为：（5）7由于r1>>1，r2>>1，故r1-r2»lcosq，r1·r2»r2,上式变为：（6）式中 在直角坐标系中，偶极场的电位分布关系式为：
