高密度三維電法在礦井斷層構造含（導）水性探測中的應用

毛慶福，高學亮，劉 震

（山東濟礦魯能煤電股份有限公司陽城煤礦，山東 汶上 272502）

1 概況

陽城煤礦3305工作面位于三采區深部，設計開采3煤層，工作面煤層賦存標高-870m至-1050m，傾角25°～35°,平均29°，煤層平均厚度7.2m，煤層底板距三灰含水層間距54m，距奧灰含水層間距約210m；該工作面皮順聯絡巷掘進期間鄰近且穿過DF53斷層（落差35m，傾角30°，走向62°），斷層的含（導）水性不明，3305工作面掘進及回采期間受底板三灰及奧灰承壓水及DF53斷層水害威脅。

為保障礦井生產接續及職工生命財產安全，故利用該項技術超前探測查明3305工作面底板含水層富水性及DF53斷層構造的含（導）水性，從而有針對性的制定并落實有效防治水措施，確保工作面采掘安全。

2 勘探范圍

陽城煤礦3305工作面為一長760m、寬210m的近矩形區域，面積約159600m2，設計工作面底板最大探測深度為底板下240m。如圖1所示。

3 技術原理

井下高密度三維電法是利用直流電法測定工作面煤巖層電阻率，根據巖層與巖層之間、巖層與煤層之間的電阻率差異，結合巖石和煤層與礦物成分、巖性、層理、含水性、孔隙度和孔隙結構等相互關系，解釋分析勘探區域巖層及斷層構造的含（導）水性。

勘探時通過工作面軌順布設一對接地電極把電流供入煤巖體，皮帶順槽布設另一對接地電極接收電流用于觀測，計算巖石電阻率所必需的電位或電位差信息，供電及測量電極一般布置在兩順槽的頂底板或采幫上，全方位觀測工作面內穩恒電流場的分布、變化規律。

3305工作面底板的三灰及奧灰地層為沉積巖地層，巖性為砂巖與泥巖互層，且成層性較好，能夠較好的通過電阻率與地層巖性的對應關系，反應出面內存在的高低阻異常區，如果所探測工作面底板及DF53斷層含（導）水，則其導電性將增強，電阻率則降低。

4 施工方法

4.1 施工采集參數

利用WJDJ-3型高密度電阻率系統在3305工作面進行數據的勘探和采集，分別在3305軌順及皮順采幫側布設電極裝置，其施工采集參數如下：

布設道數：64道

勘測層數：32

勘測方式：依次滾動

每道間距：間隔10m

工作方法：軌順和皮順分別布設發射電極和接收電極

供電電壓：電壓值180V

4.2 測點布置及工程量

在3305工作面軌道順槽和皮帶順槽采幫側進行探測數據采集工作，分別以10m間距布設電極，共布設電極146個，總長度1460m，保證每個電極采集數據30個，本次探測共采集數據4380個，設備布置用時80min，采集數據用時130min，共用時210min。除個別數據可能受工作面內雜散電流影響外出現異常，其它探測數據均有效可用。

5 勘探成果分析

根據高密度三維電法在3305工作面探測的數據，利用Slicer Dicer三維可視化系統進行模擬分析，采用縱向及橫向切片技術精確圈定了低阻異常范圍，并結合3305順槽掘進期間實際揭露的地質及水文地質資料，解釋出了底板三灰和奧灰含水層的富水性和DF53斷層構造帶的含（導）水性。

5.1 3305面底板地層富水性分析

工作面底板下距三灰約54m，三灰厚度約5m，三維圖為工作面底板下58m的電阻率順層切片，根據順層切片低阻異常區的分布，解釋出了3305工作面底板三灰含水層富水性極弱，且分布不均；工作面底板下距奧灰約210m，本次探測最大深度280m,進入奧灰內部70m，通過綜合分析電阻率順層切片低阻異常區的分布，解釋出了3305工作面底板奧灰含水區域局部富水，但巖溶裂隙不發育，含水性不均一的特點。如圖2所示：

圖2 3305工作面底板地層電阻率三維數據體

5.2 DF53斷層含（導）水性分析

分析3305工作面底板地層電阻率三維數據體及其全部順層、垂層切片，在DF53斷層帶大部位置（距切眼260m以外）存在明顯低阻異常，該低阻異常在包括三灰、奧灰等地層均有明顯顯示，在垂層切片上下貫通，說明DF53斷層在距切眼260m以外位置含水，具有導通三灰、奧灰水的可能性，該現象在數據體低阻異常分布圖反映直觀、明顯。如圖3所示：

圖3 3305工作面DF53斷層電阻率三維數據體低阻異常分布

6 結論建議

1）根據探測成果分析，3305工作面底板三灰及奧灰含水層局部富水，但巖溶裂隙不發育，富水性不均一，且徑流不暢，在不受斷層及采動影響的情況下，一般不會對工作面采掘造成影響。

2）根據探測成果分析，陽城煤礦DF53斷層在距切眼260m以外位置含水，具有導通三灰、奧灰水的可能性。

3）陽城煤礦3305工作面內FD228及FD49斷層，在受采動影響后，存在導通DF53斷層帶水的可能性。

建議針對本次高密度三維電法勘探出的含水異常區域，嚴格按照《煤礦防治水細則》要求開展鉆探驗證工作，要求3煤底板探查孔終孔位置穿透三灰含水層底板，DF53斷層探查孔終孔位置穿過斷層帶富水異常區。