綜合物探方法在陷落柱位置及富水性探測中的應用

王宗濤

（安徽惠洲地質安全研究院股份有限公司，安徽合肥 230601）

礦井突水事故是煤礦重大災害之一，綜合分析以往發生的陷落柱突水事故，均具有突發、突水量大、經濟損失嚴重且難以治理等特點，對煤礦安全生產造成了較大的危害。因此，查明陷落柱的位置及導水性對煤礦安全生產掘進十分必要[1-4]。

陷落柱不含水，內部破碎的陷落柱電性較差，局部電阻率升高，若陷落柱含水，導電性增強，與圍巖的電阻率差異較大。因此，根據陷落柱電性參數的變化，采用網絡并行電法、無線電波透視綜合物探方法，可對陷落柱的位置、形態及導水性等進行探測分析，為煤礦的安全生產提供可靠資料[5-6]。

1 網絡并行電法原理

工作面內并行電法三維空間探測技術是利用工作面運輸巷和風巷分別布置電法對穿測線，具有單個電極供電多電極同時測量的技術優勢，組成工作面對穿測網，可得到工作面內、底板下的電阻率分布情況，獲得工作面內陷落柱、斷層等的構造異常位置、富水性信息。

2 無線電波透視探測方法原理

電磁波穿過煤層途中遇到斷層、陷落柱或其他構造時，電磁波能量被吸收或完全被屏蔽，形成透視異常[7]。研究各種構造、地質體對電磁波的影響，根據無線電波透視異常進行地質推斷和解釋。

3 應用實例

3.1 地質概況及探測目的

3-802工作面回采3#煤，煤層平均厚度6.2 m，煤層傾角2°～6°。本次主要探測第二切眼外509 m處發育X8-9陷落柱，為了保證工作面回采安全，需查明X8-9陷落柱在煤層中的具體發育位置和形態及富水性。

3.2 現場布置

（1）網絡并行電法現場布置和數據采集。

在3-802工作面回風順槽和運輸順槽巷道底板依次布置電法測線和電極，電極間距10 m。現場施工共布置電法測線2條，回風順槽和運輸順槽各1條。

（2）坑透現場布置和數據采集。

無線電波透視探測現場施工分別在3-802工作面回風順槽和運輸順槽布置發射點及接收點。發射點間距為50 m，接收點間距均為5 m，每個發射點對應接收31個數據。

網絡并行電法現場布置如圖1所示。

圖1 網絡并行電法現場布置

坑透現場布置如圖2所示。

圖2 坑透現場布置

3.3 成果分析

（1）網絡并行電法。

采用三維電阻率進行反演，可得到3-802工作面底板下5～90 m深度電阻率成像水平切片圖。各深度電阻率水平切片呈現2個主要的高阻異常區YC1、YC2，由淺到深，發育范圍逐漸增大。

反演切片中表現為高阻，分析陷落柱富水性差，且周圍未發現明顯的導水裂隙通道。此結果顯示原先推測的X8-9陷落柱可能為2個獨立的個體[8]。

（2）無線電波透視。

數據采用坑透軟件系統（ECT2.0）進行反演，透過吸收系數圈定構造異常位置。

根據坑透探測實測場強曲線值變化特征、SIRT反演吸收系數成像圖綜合分析，工作面內存在兩處透視異常區TY1和TY2。結合現場情況、礦方提供的相關資料，分析該透視異常區，結果顯示以往推測的X8-9陷落柱為2個獨立個體。

3.4 綜合探測效果分析

根據網絡并行電法及無線電波透視綜合探測結果，結合現有地質資料、水文地質資料，判斷原三維地震X8-9陷落柱異常為2個閉合的陷落柱，陷落柱呈現高阻異常，其富水性較弱，且未發現明顯導水裂隙通道[9]。

底板下不同深度電阻率水平切片如圖3所示。

圖3 底板下不同深度電阻率水平切片

實測場強曲線如圖4所示。

圖4 實測場強曲線

SIRT反演吸收系數成像如圖5所示，綜合異常解釋圖如圖6所示。

圖5 SIRT反演吸收系數成像

圖6 綜合異常解釋圖

5 結語

（1）采用網絡并行電法及無線電波透視方法，綜合探測3-802工作面X8-9陷落柱，兩種方法異常區基本吻合，原三維地震解釋為單一陷落柱異常，經綜合物探探測，可分辨為2個陷落柱異常，經回采驗證，異常位置與實際資料基本吻合，應用效果較好。

（2）采用兩種物探方法，除了對陷落柱的位置及形態進行定位外，可驗證陷落柱異常的富水性，根據底板下不同深度網絡并行電法切片結果，陷落柱異常為高阻，富水性差，可為礦方防治水提供參考依據。