矿井顶板水害防治进展

1、矿井顶板水害防治理论与技术新进展主要内容n顶板水防治传统理论及应用顶板水防治传统理论及应用n顶板水防治现代理论及应用顶板水防治现代理论及应用n大采深大跨度条件下导水裂隙带大采深大跨度条件下导水裂隙带高度计算研究高度计算研究n现代物探技术顶板水防治中应用现代物探技术顶板水防治中应用一、顶板水防治传统理论及应用“上三带上三带”传统理论简介传统理论简介n“上三带上三带”理论理论 在采空区，从开采的煤层到地表，根在采空区，从开采的煤层到地表，根据覆岩运动的强度，可以划分三个层带据覆岩运动的强度，可以划分三个层带即：垮落带（冒落带）、裂隙带（破裂即：垮落带（冒落带）、裂隙带（破裂带）、弯曲带（沉降带）。

2、带）、弯曲带（沉降带）。覆岩破坏移动分带示意图覆岩破坏移动分带示意图 12abIIIIIIc垮落带（冒落带）；垮落带（冒落带）；裂隙带（破裂带）；裂隙带（破裂带）；弯曲带（沉降带）弯曲带（沉降带）hh1h2h3冒落带 裂隙带 弯曲带 “上三带上三带”理论模型理论模型n导水裂缝带：导水裂缝带： 裂隙带和冒落带都没有隔水能力，两裂隙带和冒落带都没有隔水能力，两者之和称为导水裂缝带者之和称为导水裂缝带 导水裂缝带导水裂缝带= =冒落带冒落带+ +破裂带破裂带n顶板突水机理：顶板突水机理： 导水裂缝带发育的高度穿过或者抵达导水裂缝带发育的高度穿过或者抵达顶板含水层，则顶板水就会涌入或者溃顶板含水层，则

3、顶板水就会涌入或者溃入到采场。入到采场。建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程设与压煤开采规程（2000第第18号）号） HbHhHshHbHhHsh(b)(a)缓倾斜（缓倾斜（035） 中倾斜（中倾斜（3654） 急倾斜（急倾斜（54）非急倾斜厚煤层分层开采导水裂缝带非急倾斜厚煤层分层开采导水裂缝带高度计算公式高度计算公式9 . 80 . 22 . 1100HliMM1030MHli6 . 56 . 36 . 1100HliMM1020MHli0 . 40 . 51 . 3100HliMM1010MHli0 . 30 . 80 . 5100Hli

4、MM岩性计算公式（一）计算公式（二）坚硬中硬软弱极软弱 顶板突水机理的研究一直采用顶板突水机理的研究一直采用“上三带上三带”理论，忽视了该理论提出的背景及力学理理论，忽视了该理论提出的背景及力学理论基础，即该理论是上世纪论基础，即该理论是上世纪80年代初开年代初开采浅部煤层时，以弹性力学为假设条件提采浅部煤层时，以弹性力学为假设条件提出的，因此在大采深大跨度条件下，出的，因此在大采深大跨度条件下，“上上三带三带”理论需要丰富和发展。理论需要丰富和发展。“上三带上三带”理论应用现状理论应用现状“上三带上三带”理论提出背景及适用条理论提出背景及适用条件件n上世纪80年代初刘天泉院士提出。n当时开采

5、条件为浅部开采，受到支护技术限制，采深不超过500 m。n浅部煤层开采覆岩运动具有“连贯性”特点，而深部煤层的开采则由“突变性”和“间断性”特点。 无论是浅部煤层的开采，还是深部煤层无论是浅部煤层的开采，还是深部煤层的开采，无论是分层开采，还是综放开的开采，无论是分层开采，还是综放开采，一律采用采，一律采用建筑物、水体、铁路及建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程主要井巷煤柱留设与压煤开采规程中中的计算公式，忽视了的计算公式，忽视了规程规程中公式提中公式提出的背景和适用条件。出的背景和适用条件。导水裂缝带高度研究现状导水裂缝带高度研究现状规程规程公式背景及适用条件公式背景及适用条件

6、n浅部煤层开采，即采深小于500 m。n分层开采，单层采厚1 m3 m， 累计采厚不超过15 m。n只考虑采厚单因素的总结出的经验公式。二、顶板水防治现代理论及应用n“上四带上四带”理论理论 在采空区，从开采的煤层到地表，根在采空区，从开采的煤层到地表，根据覆岩运动的强度，可以划分四个层带据覆岩运动的强度，可以划分四个层带即：垮落带（冒落带）、裂隙带（破裂即：垮落带（冒落带）、裂隙带（破裂带）、带）、离层带、离层带、弯曲带（沉降带）。弯曲带（沉降带）。“上四带上四带”现代理论简介现代理论简介“上四带上四带”理论模型理论模型hh1h2h3h4离层带冒落带冒落带 裂隙带裂隙带 弯曲带弯曲带 “上四

7、带上四带”理论适用性理论适用性n具有普遍意义，深部煤层开采更明显具有普遍意义，深部煤层开采更明显n覆岩岩性组合具有明显的覆岩岩性组合具有明显的“上硬下软上硬下软”的特点的特点n井田开采面积大井田开采面积大n解释大型顶板突水现象解释大型顶板突水现象根据“上四带”理论导水裂缝带高度研究进展： 施龙青根据施龙青根据“上四带上四带”理论模型，在理论模型，在研究了大采深大跨度工作面导水裂缝带研究了大采深大跨度工作面导水裂缝带影响因素基础上，给出考虑多因素的导影响因素基础上，给出考虑多因素的导水裂缝带高度计算公式。水裂缝带高度计算公式。三、大采深大跨度条件下导水裂隙带高度计算研究1、矿井开采特点、矿井开采

8、特点 目前我国多数矿井开采现状是采深大于目前我国多数矿井开采现状是采深大于500 m,工作面跨度大于工作面跨度大于120 m,采用综采或采用综采或综放开采工艺综放开采工艺,因此具有采深大、采厚大、工因此具有采深大、采厚大、工作面跨度作面跨度(斜长斜长)大的特点大的特点.显然显然,采用规程中采用规程中的公式计算这种开采条件下工作面导水裂隙的公式计算这种开采条件下工作面导水裂隙带高度是不合理的带高度是不合理的.大量的生产实践证明大量的生产实践证明,影影响导水裂隙带发育的主要因素不仅有开采厚响导水裂隙带发育的主要因素不仅有开采厚度度,而且还有采深、工作面开采跨度、岩石的而且还有采深、工作面开采跨度、

9、岩石的力学性质及岩层组合结构等力学性质及岩层组合结构等. 2 导水裂缝带高度主要影响因素分析导水裂缝带高度主要影响因素分析n(1)开采厚度开采厚度 根据矿山压力控制理论，工作面的采根据矿山压力控制理论，工作面的采空区是处于无支护条件下，当工作面推空区是处于无支护条件下，当工作面推进到一定距离后，便产生初次来压，出进到一定距离后，便产生初次来压，出现第一次明显的压力重新分布，即采空现第一次明显的压力重新分布，即采空区周边，特别是顶板出现了明显的塑性区周边，特别是顶板出现了明显的塑性区。区。 当工作面推进到与工作面跨度距离接近时，当工作面推进到与工作面跨度距离接近时，便产生第一次的周期性来压，出现

10、第二次明便产生第一次的周期性来压，出现第二次明显的压力重新分布，此时塑性区范围不仅出显的压力重新分布，此时塑性区范围不仅出现显著膨胀扩容现象现显著膨胀扩容现象,而且还出现了明显的而且还出现了明显的破碎区破碎区,导致顶板岩层冒落，并随着周期性导致顶板岩层冒落，并随着周期性矿山压力的出现，在采厚不变的前提下，冒矿山压力的出现，在采厚不变的前提下，冒落带的高度相对稳在一定数值范围内。落带的高度相对稳在一定数值范围内。 开采厚度越大，顶板塑性区的范围也越大开采厚度越大，顶板塑性区的范围也越大,同时提供给冒落岩层的空间也越大同时提供给冒落岩层的空间也越大,因此造成因此造成冒落带的高度也越大。冒落带的高度

11、也越大。 因此，开采厚度是冒落带高度的决定因素。因此，开采厚度是冒落带高度的决定因素。n（2）开采深度）开采深度 根据地质力学理论及岩石力学理论，根据地质力学理论及岩石力学理论，地应力是随着地层的深度增加而增加。地应力是随着地层的深度增加而增加。煤层开采后，顶板上覆岩层运动导致导煤层开采后，顶板上覆岩层运动导致导水裂隙带的形成，覆岩运动的幅度和速水裂隙带的形成，覆岩运动的幅度和速度直接影响着导水裂隙带的高度，而促度直接影响着导水裂隙带的高度，而促使覆岩运动的力源为矿山压力。使覆岩运动的力源为矿山压力。 根据矿山压力控制理论，矿山压力的根据矿山压力控制理论，矿山压力的大小和采深成正比。煤层的开采

12、深度越大小和采深成正比。煤层的开采深度越深，矿山压力越大，覆岩运动规模越大，深，矿山压力越大，覆岩运动规模越大，导水裂隙带越发育。导水裂隙带越发育。 因此，采深是导水裂隙带发育的控制因此，采深是导水裂隙带发育的控制因素。因素。n（3）工作面跨度）工作面跨度(斜长斜长) 根据材料力学理论，两端固定的岩梁弯根据材料力学理论，两端固定的岩梁弯曲度和岩梁的跨度成正比。煤层开采工曲度和岩梁的跨度成正比。煤层开采工作面的跨度越大，顶板岩梁向下弯曲的作面的跨度越大，顶板岩梁向下弯曲的幅度越大，岩梁断裂几率越高，则裂隙幅度越大，岩梁断裂几率越高，则裂隙带发育的高度越大。带发育的高度越大。 另外另外,相似材料模

13、拟研究证明，采空区上相似材料模拟研究证明，采空区上方导水裂隙带的形态是方导水裂隙带的形态是“拱形拱形”，即，即“裂隙拱裂隙拱”，而不是通常认为的，而不是通常认为的“马鞍马鞍形形”。“裂隙拱裂隙拱”的半径和工作面跨度的半径和工作面跨度成正比，其数值小于或等于工作面跨度成正比，其数值小于或等于工作面跨度的一般。的一般。 可见，工作面跨度是裂隙带的最重要控可见，工作面跨度是裂隙带的最重要控制因素。制因素。采场覆岩岩层拱形破裂采场覆岩岩层拱形破裂 离层形成的矿山压力采空区 （4）岩石的力学性质）岩石的力学性质根据岩石力学理论根据岩石力学理论,岩石中裂隙相互贯通岩石中裂隙相互贯通方式有三种，即岩桥张拉型

14、破坏、岩桥方式有三种，即岩桥张拉型破坏、岩桥剪切型破坏、岩桥拉剪复合型破坏。而剪切型破坏、岩桥拉剪复合型破坏。而矿山压力作用下导水裂隙带的形成是属矿山压力作用下导水裂隙带的形成是属于岩桥拉剪复合型于岩桥拉剪复合型 因此岩石的力学强度，特别是抗剪强因此岩石的力学强度，特别是抗剪强度的是阻止导水裂隙带发育的重要力学度的是阻止导水裂隙带发育的重要力学因素，即岩石的抗剪强度越大，越不利因素，即岩石的抗剪强度越大，越不利于导水裂隙带的发育。于导水裂隙带的发育。（5）岩层的组合特征）岩层的组合特征 岩层的组合特征受到原始沉积环境控岩层的组合特征受到原始沉积环境控制。煤系地层的岩石可分为硬岩和软岩。制。煤系

15、地层的岩石可分为硬岩和软岩。其中硬岩主要包括灰岩、砾岩、粗砂岩、其中硬岩主要包括灰岩、砾岩、粗砂岩、中砂岩和细砂岩；软岩主要包括粘土岩、中砂岩和细砂岩；软岩主要包括粘土岩、泥岩、粉砂岩及煤层。泥岩、粉砂岩及煤层。 在通常的情况下在通常的情况下,采空区顶板岩层的组合采空区顶板岩层的组合如果是如果是“上软下硬型上软下硬型”，则在覆岩岩运动，则在覆岩岩运动过程中上、下岩层将以相同的曲率一起协过程中上、下岩层将以相同的曲率一起协同向采空区弯曲；如果是同向采空区弯曲；如果是“上硬下软型上硬下软型”,则在覆岩岩运动过程中上、下岩层向采空则在覆岩岩运动过程中上、下岩层向采空去弯曲的曲率不一致，便形成去弯曲的

16、曲率不一致，便形成“离层带离层带”。 因此岩层的组合不仅影响到采动覆岩破断因此岩层的组合不仅影响到采动覆岩破断裂隙的贯通度，而且是控制离层带的决定裂隙的贯通度，而且是控制离层带的决定因素。因素。3 导水裂隙带高度计算公式导水裂隙带高度计算公式 （1）“上四带上四带”理论导水裂缝带高度理论导水裂缝带高度 煤系地层为沉积岩，其基本特征是具有煤系地层为沉积岩，其基本特征是具有层理构造，因此层理是不同力学性质岩层理构造，因此层理是不同力学性质岩层之间的原生分界面。特别是在大跨度层之间的原生分界面。特别是在大跨度的工作面条件下，随开采深度增加，因的工作面条件下，随开采深度增加，因为硬岩和软岩力学特征差异

17、显著，上、为硬岩和软岩力学特征差异显著，上、下岩层之间会出现明显的离层现象下岩层之间会出现明显的离层现象,形成形成“离层带离层带”。 离层存在是绝对的。离层存在是绝对的。 只是在浅部开采条件下，由于离层带呈现只是在浅部开采条件下，由于离层带呈现裂缝状空间，从而忽略其存在，并构成裂缝状空间，从而忽略其存在，并构成了了“上三带上三带”理论。理论。 在大采深大跨度开采条件下，离层带在大采深大跨度开采条件下，离层带则呈现开阔的空间，因此采空区上方可则呈现开阔的空间，因此采空区上方可分出冒落带、裂隙带、离层带和弯曲沉分出冒落带、裂隙带、离层带和弯曲沉降带，即降带，即 “上四带上四带”。 显然，所有没有出

18、现离层时的导水裂显然，所有没有出现离层时的导水裂隙带的高度小于或等于出现离层时的导隙带的高度小于或等于出现离层时的导水裂隙带高度。在水裂隙带高度。在“上四带上四带”理论中，理论中，导水裂隙带的高度则为冒落带、裂隙带导水裂隙带的高度则为冒落带、裂隙带和离层带之和。和离层带之和。导水裂缝带导水裂缝带=冒落带冒落带+裂隙带裂隙带+离层带离层带 （2）无渗流场影响导水裂隙带高度计算）无渗流场影响导水裂隙带高度计算公式公式 首先根据首先根据“上四带上四带”理论，推导在考理论，推导在考虑上述因素和没有渗透应力场作用，即虑上述因素和没有渗透应力场作用，即上覆岩体不含水的情况下，导水裂隙带上覆岩体不含水的情况

19、下，导水裂隙带高度理论计算公式。高度理论计算公式。 根据矿山压力控制根据矿山压力控制理论，顶板岩梁的断裂是由于矿山压力理论，顶板岩梁的断裂是由于矿山压力超过了岩层的抗拉剪强度所致，那么顶超过了岩层的抗拉剪强度所致，那么顶板岩层如果不破裂，必须满足下列表达板岩层如果不破裂，必须满足下列表达式：式：Hk (1)k顶板应力集中系数； 顶板岩层加权平均比重； H未破裂岩层的埋深；未破裂岩层的最大抗剪强度 根据实用矿山压力控制理论，根据实用矿山压力控制理论，支承压力峰值集中系数和工作面斜长有如下支承压力峰值集中系数和工作面斜长有如下关系：关系： xLCK1 (2)LxC工作面跨度；岩梁之间力的传递系数.

20、 顶板应力峰值顶板应力峰值 k 随以煤层顶界面为基准，随以煤层顶界面为基准，沿顶板法向高度沿顶板法向高度Z 增加呈线性衰减，其通增加呈线性衰减，其通式为：式为： kKZ(3) 顶板峰值衰减系数 顶板峰值衰减系数主要受到两种因素顶板峰值衰减系数主要受到两种因素影响，一是煤层的开采厚度；二是顶板影响，一是煤层的开采厚度；二是顶板岩层的岩性组合特征。同煤层的开采厚岩层的岩性组合特征。同煤层的开采厚度的关系是负相关的，即：煤层开采厚度的关系是负相关的，即：煤层开采厚度越大，顶板峰值衰减系数越小。而同度越大，顶板峰值衰减系数越小。而同顶板岩层的岩性组合特征的关系是，顶顶板岩层的岩性组合特征的关系是，顶板

21、岩性越坚硬，顶板峰值衰减系数越小。板岩性越坚硬，顶板峰值衰减系数越小。 联立式(1)、(2)、(3)，并取式(1)的等号，得顶板出现离层的高度： )1 (1HLCzx(4)z离层的高度 n根据顶板根据顶板“上四带上四带”划分理论划分理论,离层带以离层带以上的岩层处于弹性弯曲状态，不具备导上的岩层处于弹性弯曲状态，不具备导水性。因此可以将近似看成导水裂隙带水性。因此可以将近似看成导水裂隙带发育的高度，即：发育的高度，即：)1 (1HLCzhx(5) 从公式从公式(5)中可见中可见,工作面斜长是决定导工作面斜长是决定导水裂隙带发育最大高度的重要因素之一，水裂隙带发育最大高度的重要因素之一，导水裂隙

22、带高度同工作面斜长成正相关。导水裂隙带高度同工作面斜长成正相关。在这个公式中，开采厚度对导水裂隙带在这个公式中，开采厚度对导水裂隙带的影响体现在矿山压力衰减系数中。的影响体现在矿山压力衰减系数中。 在大采深的条件下，在大采深的条件下，(5)式中式中 趋于趋于0 HLCLCxx1因此因此(5)式可改写为：式可改写为：LChx (6)n根据实用矿山压力控制理论岩，梁之间根据实用矿山压力控制理论岩，梁之间力的传递比率力的传递比率 与煤层强度和岩梁自与煤层强度和岩梁自身的强度和运动发展情况有关，煤层强身的强度和运动发展情况有关，煤层强度越高，岩梁强度越低，度越高，岩梁强度越低， 值将相对值将相对增加，

23、即：增加，即：xCxC岩煤kCx (7) (7)式中式中 为比例系数，将为比例系数，将(7)代入代入(6)式式,则则kLkh岩煤(8) 由由(8)式可知，在大采深条件下，导水式可知，在大采深条件下，导水裂隙带的高度和岩层的抗压强度成反比，裂隙带的高度和岩层的抗压强度成反比，而和工作面的跨度成正比。而和工作面的跨度成正比。 可见工作面跨度可见工作面跨度(斜长斜长)是开采深部煤是开采深部煤层时导水裂隙带发育高度的重要控制因层时导水裂隙带发育高度的重要控制因素。素。n（3）渗流场）渗流场矿山压力耦合作用下导水矿山压力耦合作用下导水裂隙带高度计算公式。裂隙带高度计算公式。 无论是规程中给的经验公式，还

24、是上无论是规程中给的经验公式，还是上面推导出的公式面推导出的公式(6)、公式、公式(8)，都没有，都没有考虑开采煤层顶板含水层中水的因素。考虑开采煤层顶板含水层中水的因素。 理论研究和实验研究表明，承压含水层理论研究和实验研究表明，承压含水层中的水对裂隙发育具有促进作用，主要体中的水对裂隙发育具有促进作用，主要体现在以下四个方面：现在以下四个方面： 水化膨胀作用降低了裂隙面的摩擦系数、水化膨胀作用降低了裂隙面的摩擦系数、 水化膨胀作用有助于裂隙面的张开、水化膨胀作用有助于裂隙面的张开、 水崩解软化作用有利于裂隙扩展、水崩解软化作用有利于裂隙扩展、 水的浸泡作用使得岩石强度降低水的浸泡作用使得岩

25、石强度降低. n水对岩石强度的影响表现在水对岩的软水对岩石强度的影响表现在水对岩的软化作用化作用,其影响的程度可以用软化系数衡其影响的程度可以用软化系数衡量量,它是饱和试样的单轴极限抗压强度与它是饱和试样的单轴极限抗压强度与风干试样单轴极限抗压强度之比风干试样单轴极限抗压强度之比./n根据公式根据公式(8)推导出渗流场推导出渗流场矿山压力应矿山压力应力场耦合作用下力场耦合作用下,大采深工作面的导水裂大采深工作面的导水裂隙带高度理论计算公式为：隙带高度理论计算公式为：Lpkkhww0 (11)n由式（由式（11）可知，含水层水压越大）可知，含水层水压越大,则导则导水裂隙带高度越大。即在相同的地质

26、条水裂隙带高度越大。即在相同的地质条件和开采条件下，工作面顶板存在承压件和开采条件下，工作面顶板存在承压水含水层时的导水裂隙带高度要比无承水含水层时的导水裂隙带高度要比无承压水含水层时的导水裂隙带高度大。压水含水层时的导水裂隙带高度大。 4 实例分析实例分析 n鲍店煤矿鲍店煤矿1303综放工作面开采综放工作面开采3煤煤,平均平均厚度厚度8.7 m,平均采高平均采高6.9 m.,3煤以上基煤以上基岩总厚度为岩总厚度为140300 m,工作面埋深工作面埋深620 m,煤层倾角煤层倾角415,平均平均8左左右右,倾斜长壁仰斜推进倾斜长壁仰斜推进,全部垮落法管理顶全部垮落法管理顶板板,工作面顶板含水层

27、无水工作面顶板含水层无水,工作面长工作面长1264.5 m,跨度为跨度为135 m, 岩梁之间力岩梁之间力的传递系数与矿山压力衰减系数比值在的传递系数与矿山压力衰减系数比值在0.5左右左右.现场实测现场实测压力表压力表进气阀放气阀 调压阀堵孔操作台压力表调压阀接高压气源放水阀接高压水源注水操作台流量表进水阀巷道钻机钻窝岩体钻杆钻孔探管耐压软管高压胶管导水裂缝带发育过程导水裂缝带发育过程 停采线-200-220-240-260-280-300柱状灭火道3煤51015202530354045505560657075808590908585909595100100105105110120125606

28、5707580222222（L/min）M-2M-1M-3（m）H-钻孔深度Q-注水漏失量n利用公式利用公式(6)计算获得的导水裂缝带高度计算获得的导水裂缝带高度为为67.5 m,比实测值多了比实测值多了3 m, 误差率仅误差率仅为为4.7%.n根据规程的公式根据规程的公式(1)计算获得的导水裂缝计算获得的导水裂缝带高度为带高度为76.02 m,比实测值多了比实测值多了11.52 m, 误差率为误差率为17.9%.可见公式可见公式(6)对于对于预计大采深条件下导水裂隙带高度具有预计大采深条件下导水裂隙带高度具有一定的实用价值一定的实用价值. 四、现代物探技术在顶板水防治中应用 电法勘探的分类电

29、法勘探的分类电 场 性 质直 流 电 法交 流 电 法电阻率法充电法自然电场法激发极代法频率域电磁法时间域电磁法无线电波透视法地质雷达电测深法电剖面法高密度电法大地电磁测深法音频大地电磁法可控源音频大地电磁法电磁场音频测深瞬变电磁法（TEM)(AMT)(CSAMT)（FEM)（电阻率CT）(MT)技术问题的提出技术问题的提出n无论是三极电法探测技术，还是偶极电法探测无论是三极电法探测技术，还是偶极电法探测技术，所采集到的数据是二维的，即一条探测技术，所采集到的数据是二维的，即一条探测线只能得到一条垂直于探测线的剖面，这对水线只能得到一条垂直于探测线的剖面，这对水文地质条件的勘查是非常有限的。文

30、地质条件的勘查是非常有限的。n在工作面上、下巷道布置二维电法勘探，获得在工作面上、下巷道布置二维电法勘探，获得的结果仅仅是所探两条巷道的底板剖面，对于的结果仅仅是所探两条巷道的底板剖面，对于工作面内部底板情况就无能为力了，而现场技工作面内部底板情况就无能为力了，而现场技术人员最想知道的是工作面内部底板富水情况。术人员最想知道的是工作面内部底板富水情况。二维高密度电阻率色谱断面图二维高密度电阻率色谱断面图 音频电透视音频电透视 n人工向地下供入音频电流，观察大地电人工向地下供入音频电流，观察大地电场的分布规律，从而确定岩体物性分布场的分布规律，从而确定岩体物性分布规律及地质构造特征。其特点是音频

31、信规律及地质构造特征。其特点是音频信号穿透能力强，测量精度较高，可以抵号穿透能力强，测量精度较高，可以抵抗轨道及矿车运行引起的强直流电干扰。抗轨道及矿车运行引起的强直流电干扰。n发射点的间距为发射点的间距为50m50m，对应巷道的一定区，对应巷道的一定区段进行扇形扫描接收段进行扇形扫描接收 五采轨道下山1 5 1 2 1胶 带 顺 槽1 5 1 2 1轨 道 顺 槽五采胶带下山- 677. 8- 6 7 8 .5- 6 8 0 .1- 6 7 4 .5G2K11G43561 0K15F1B 1B2K14B 5B 7B 8B 9B 1 1- 6 8 7 .1- 704. 5- 677. 2- 7

32、13. 1B 1 0- 6 8 8 .8- 6 8 4 .31 1- 6 6 6 .99 - 1 - 6 7 8 .28 - 6 8 1 .0B14- 6 8 2 .1- 7 1 3 .3B 3 - 1B 4- 6 9 9 .6- 6 9 4 .120- 6 6 0- 6 8 0- 7 0 07 2H=0 - 1 mf if j 6 5H = 01 0 m- 677. 8五采轨道下山五采胶带下山- 6 7 8 .5- 6 8 0 .11 5 1 2 1胶 带 顺 槽1 5 1 2 1轨 道 顺 槽-708.220G2356F1B 4B 6B 1 3- 704. 5- 713. 1- 6 9 9

33、 .79 - 1 - 6 7 8 .28 - 6 8 1 .0B15- 7 1 3 .5- 6 9 3 .5- 7 0 7 .5B 2 - 3煤 炭 科 学 研 究 总 院 西 安 研 究 院1 5 1 2 1 工 作 面 综 合 电 法 勘 探 工 程 布 置 平 面 图绘 图项 目 负 责审 核总 工院 长序 号图 号比 例 尺日 期资 料 来 源代 凤 强曾 方 禄虎 维 岳董 书 宁1 : 2 0 0 02 0 0 9 . 4自 测代 凤 强0 2 4 6 8 1 0 1 2 1 4 1 6 1 8 2 0 2 2 2 4 2 6 2 8 3 0 3 2 3 4 3 6 3 8 4 0

34、0 2 4 6 8 1 0 1 2 1 4 1 6 1 8 2 0 2 2 2 4 2 6 2 8 3 0 3 2 3 4 3 6 3 8 4 01 1 3 0 6轨 道 顺 槽1 1 3 0 6胶 带 顺 槽L3- 750. 3- 7 2 0- 7 2 04 0H= 0 - 2 . 5 mF 04 5H= 0 - 2 . 8 mf p侯 楼- 7 1 9 . 4 5D2 9 - 52 . 2- 8 6 7 . 0 50 . 7中11 - 749. 9X1 1X 1 21 1 3 0 6胶 带 顺 槽G6P 1 - 1L3G7 - 760. 8J 7- 739. 9- 7 4 8 . 0- 7

35、50. 3- 7 4 1 .913L4- 750. 3- 749. 5G8- 1- 764. 9G 5G 6G1- 757. 7P 3P 4- 7 2 9 .3- 7 6 5 .2G 7- 7 6 8 .5- 7 6 5 .5P 5- 7 2 6 .5- 7 4 0 .9- 7 4 9 .5G 9- 7 4 5 .5G 1 1P 6- 7 2 0 .9P 7- 7 2 0 .40 8 . 1 1 . 2 4- 7 4 4 .80 8 .1 1 .2 4G 1 2 - 7 4 1 .9P 8 - 7 1 9 .0P 9- 7 1 7 .8P 1 0 - 7 1 6 .0G 1 3P 1 1- 7

36、 1 1 .91 7 / 1 2G 1 4- 7 3 5 .3G 1 5- 7 3 3 .70 8 .1 2 .1 71 1 3 0 6轨 道 顺 槽L 8L 7 L 6G 4- 7 5 8 .71 50 8 .1 2 .2 40 8 .1 2 .2 4P 1 2- 7 1 2 .8P 1 3- 7 0 9 .6G 1 6- 7 3 2 .8G 1 7- 7 3 2 . 9- 7 3 7 .2G 1 8- 7 3 3 . 5G 1 9P 1 3 - 7 0 8 .4P 1 4P 1 50 9 .1 2 40 9 .1 .2 4P 1 6P 1 7G 2 0 H = 8 m 5 0- 7 2 0

37、 .2- 7 2 6 .2- 7 1 1 .309. 2. 8G 2 1G 2 2- 7 3 8 . 7- 7 3 6 . 6P 1 7 - 7 0 9 .2- 7 1 4 .0G 2 3G 2 4- 726. 4Q 209. 02. 27Q109. 02. 26- 7 3 4 . 2024681 01 21 41 61 82 02 22 42 62 83 03 23 43 63 84 04 24 44 64 85 05 25 45 65 86 06 26 46 66 87 07 27 47 67 88 08 28 48 68 89 09 2024681 01 21 41 61 82 02 2

38、2 42 62 83 03 23 43 63 84 04 24 44 64 85 05 25 45 65 86 06 26 46 66 87 07 27 47 67 88 08 28 48 68 89 09 2煤 炭 科 学 研 究 总 院 西 安 研 究 院 1 1 3 0 6 工 作 面 综 合 电 法 勘 探 施 工 布 置 图绘 图项 目 负 责审 核总 工院 长序 号图 号比 例 尺日 期资 料 来 源代 凤 强曾 方 禄虎 维 岳董 书 宁1 : 2 0 0 02 0 0 9 . 4自 测代 凤 强1 1 3 0 6轨 道 顺 槽1 1 3 0 6胶 带 顺 槽L3- 7 5 0

39、. 3- 7 2 0- 7 2 04 0H = 0 - 2 . 5 mF 04 5H = 0 - 2 . 8 mf p侯 楼- 7 1 9 . 4 5D 2 9 - 52 . 2- 8 6 7 . 0 50 . 7中1 1 - 7 4 9 . 9X1 1X 1 21 1 3 0 6胶 带 顺 槽G6P 1 -1L3G7 - 7 6 0 . 8J 7- 7 3 9 . 9- 7 4 8 . 0- 7 5 0 . 3-7 4 1 .91 3L4- 7 5 0 . 3- 7 4 9 . 5G8 - 1- 7 6 4 . 9G 5G 6G1- 7 5 7 . 7P 3P 4-7 2 9 .3-7 6

40、5 .2G 7-7 6 8 .5-7 6 5 .5P 5-7 2 6 .5-7 4 0 .9-7 4 9 .5G 9-7 4 5 .5G 1 1P 6-7 2 0 .9P 7-7 2 0 .40 8 . 1 1 . 2 4-7 4 4 .80 8 .1 1 .2 4G 1 2 -7 4 1 .9P 8 -7 1 9 .0P 9-7 1 7 .8P 1 0 -7 1 6 .0G 1 3P 1 1-7 1 1 .91 7 /1 2G 1 4-7 3 5 .3G 1 5-7 3 3 .70 8 .1 2 .1 71 1 3 0 6轨 道 顺 槽L 8L 7 L 6G 4-7 5 8 .71 50 8

41、 .1 2 .2 40 8 .1 2 .2 4P 1 2-7 1 2 .8P 1 3-7 0 9 .6G 1 6-7 3 2 .8G 1 7- 7 3 2 . 9-7 3 7 .2G 1 8- 7 3 3 . 5G 1 9P 1 3 -7 0 8 .4P 1 4P 1 50 9 .1 2 40 9 .1 .2 4P 1 6P 1 7G 2 0 H = 8 m 5 0-7 2 0 .2-7 2 6 .2-7 1 1 .30 9 . 2 . 8G 2 1G 2 2- 7 3 8 . 7- 7 3 6 . 6P 1 7 -7 0 9 .2-7 1 4 .0G 2 3G 2 4- 7 2 6 . 4Q

42、 20 9 . 0 2 . 2 7Q10 9 . 0 2 . 2 6- 7 3 4 . 2024681 01 21 41 61 82 02 22 42 62 83 03 23 43 63 84 04 24 44 64 85 05 25 45 65 86 06 26 46 66 87 07 27 47 67 88 08 28 48 68 89 09 2024681 01 21 41 61 82 02 22 42 62 83 03 23 43 63 84 04 24 44 64 85 05 25 45 65 86 06 26 46 66 87 07 27 47 67 88 08 28 48 68

43、89 09 2煤 炭 科 学 研 究 总 院 西 安 研 究 院1 1 3 0 6 工 作 面 0 4 0 m 层 段 岩 层 含 水 性 音 频 电 透 视 成 果 图绘 图项 目 负 责审 核总 工院 长序 号图 号比 例 尺日 期资 料 来 源代 凤 强曾 方 禄虎 维 岳董 书 宁1 : 2 0 0 02 0 0 9 . 4自 测代 凤 强1 1 3 0 6轨 道 顺 槽1 1 3 0 6胶 带 顺 槽L3- 7 5 0 . 3- 7 2 0- 7 2 04 0H = 0 - 2 . 5 mF 04 5H = 0 - 2 . 8 mf p侯 楼- 7 1 9 . 4 5D 2 9 -

44、52 . 2- 8 6 7 . 0 50 . 7中1 1 - 7 4 9 . 9X1 1X 1 21 1 3 0 6胶 带 顺 槽G6P 1 -1L3G7 - 7 6 0 . 8J 7- 7 3 9 . 9- 7 4 8 . 0- 7 5 0 . 3-7 4 1 .91 3L4- 7 5 0 . 3- 7 4 9 . 5G8 - 1- 7 6 4 . 9G 5G 6G1- 7 5 7 . 7P 3P 4-7 2 9 .3-7 6 5 .2G 7-7 6 8 .5-7 6 5 .5P 5-7 2 6 .5-7 4 0 .9-7 4 9 .5G 9-7 4 5 .5G 1 1P 6-7 2 0 .

45、9P 7-7 2 0 .40 8 . 1 1 . 2 4-7 4 4 .80 8 .1 1 .2 4G 1 2 -7 4 1 .9P 8 -7 1 9 .0P 9-7 1 7 .8P 1 0 -7 1 6 .0G 1 3P 1 1-7 1 1 .91 7 /1 2G 1 4-7 3 5 .3G 1 5-7 3 3 .70 8 .1 2 .1 71 1 3 0 6轨 道 顺 槽L 8L 7 L 6G 4-7 5 8 .71 50 8 .1 2 .2 40 8 .1 2 .2 4P 1 2-7 1 2 .8P 1 3-7 0 9 .6G 1 6-7 3 2 .8G 1 7- 7 3 2 . 9-7

46、 3 7 .2G 1 8- 7 3 3 . 5G 1 9P 1 3 -7 0 8 .4P 1 4P 1 50 9 .1 2 40 9 .1 .2 4P 1 6P 1 7G 2 0 H = 8 m 5 0-7 2 0 .2-7 2 6 .2-7 1 1 .30 9 . 2 . 8G 2 1G 2 2- 7 3 8 . 7- 7 3 6 . 6P 1 7 -7 0 9 .2-7 1 4 .0G 2 3G 2 4- 7 2 6 . 4Q 20 9 . 0 2 . 2 7Q10 9 . 0 2 . 2 6- 7 3 4 . 2024681 01 21 41 61 82 02 22 42 62 83 0

47、3 23 43 63 84 04 24 44 64 85 05 25 45 65 86 06 26 46 66 87 07 27 47 67 88 08 28 48 68 89 09 2024681 01 21 41 61 82 02 22 42 62 83 03 23 43 63 84 04 24 44 64 85 05 25 45 65 86 06 26 46 66 87 07 27 47 67 88 08 28 48 68 89 09 2煤 炭 科 学 研 究 总 院 西 安 研 究 院1 1 3 0 6 工 作 面 4 0 8 0 m 层 段 岩 层 含 水 性 音 频 电 透 视 成

48、 果 图绘 图项 目 负 责审 核总 工院 长序 号图 号比 例 尺日 期资 料 来 源代 凤 强曾 方 禄虎 维 岳董 书 宁1 : 2 0 0 02 0 0 9 . 4自 测代 凤 强1 号 异 常2 号 异 常1 号 异 常2 号 异 常3 号 异 常图 6 - 7 1 1 3 0 6 工 作 面 顶 板 上 0 4 0 m 层 段 岩 层 含 水 性 音 频 电 透 视 成 果 图图 6 - 8 1 1 3 0 6 工 作 面 顶 板 上 4 0 8 0 m 层 段 岩 层 含 水 性 音 频 电 透 视 成 果 图11306工作面顶板30-50m岩层含水性音频电透视成果图 瞬变电磁瞬

49、变电磁n瞬变电磁法或称时间域电磁法瞬变电磁法或称时间域电磁法(Time (Time domain electromagnetic methods)domain electromagnetic methods)，简，简称称TEMTEM，它是利用不接地回线或接地线源，它是利用不接地回线或接地线源向地下发射一次脉冲磁场，在一次脉冲向地下发射一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场间歇期间，利用线圈或接地电极观磁场间歇期间，利用线圈或接地电极观测二次涡流场的方法。简单地说，瞬变测二次涡流场的方法。简单地说，瞬变电磁法的基本原理就是电磁感应定律。电磁法的基本原理就是电磁感应定律。 n工作时，在发射线圈中通以一定波形

50、电流，工作时，在发射线圈中通以一定波形电流，从而在其周围空间产生一次电磁场，并在地从而在其周围空间产生一次电磁场，并在地下导电岩矿体中产生感应电流，断电后，感下导电岩矿体中产生感应电流，断电后，感应电流由于热损耗而随时间衰减。衰减过程应电流由于热损耗而随时间衰减。衰减过程一般分为早、中和晚期。早期的电磁场相当一般分为早、中和晚期。早期的电磁场相当于频率域中的高频成分，衰减快，趋肤深度于频率域中的高频成分，衰减快，趋肤深度小，而晚期成分则相当于频率域中的低频成小，而晚期成分则相当于频率域中的低频成分，衰减慢，趋肤深度大。通过测量断电后分，衰减慢，趋肤深度大。通过测量断电后各个时间段的二次场随时间

51、变化规律，可得各个时间段的二次场随时间变化规律，可得到不同深度的地电特征到不同深度的地电特征 顺煤层方向视电阻率分布煤层底板方向视电阻率分布三维高密度电法简介三维高密度电法简介n三维电阻率层析成像技术是采用高密度发射系三维电阻率层析成像技术是采用高密度发射系统和接收系统对地下进行电场透视，利用大地统和接收系统对地下进行电场透视，利用大地电阻率的差异进行电阻率的差异进行CTCT成像。通过合理地设计发成像。通过合理地设计发射系统和接收系统，保证在地面有足够多的观射系统和接收系统，保证在地面有足够多的观测点和采集到的足够高的电位异常值。通过对测点和采集到的足够高的电位异常值。通过对地面电位测量结果进

52、行数据处理和反演计算，地面电位测量结果进行数据处理和反演计算，推断地下电阻率分布情况，利用电阻率与含水推断地下电阻率分布情况，利用电阻率与含水区的相关关系确定含水区边界和含水区的空间区的相关关系确定含水区边界和含水区的空间分布，利用含水层电阻率与富水性程度的关系，分布，利用含水层电阻率与富水性程度的关系，求出富水区的三维空间分布，从而实现对含水求出富水区的三维空间分布，从而实现对含水层富水性的空间分布和储量的定性预测。层富水性的空间分布和储量的定性预测。 三维高密度电法在顶板水三维高密度电法在顶板水探测中应用探测中应用滕东生建煤矿滕东生建煤矿3下下107工作面顶板工作面顶板地层电阻率三维数据体

53、地层电阻率三维数据体 顶板上顶板上10米米 顶板上顶板上20米米顶板上顶板上30米米顶板上顶板上40米米顶板上顶板上50米米顶板上顶板上60米米顶板上顶板上70米米顶板上顶板上80米米顶板上顶板上90米米顶板上顶板上100米米顶板上顶板上110米米顶板上顶板上120米米3煤顶板富水区分布图煤顶板富水区分布图14-879.615-884.113 -870.716-888.96-8865-879.4一采区轨道下山一采区胶带下山一采区回风下山7-891.28-896.718-904.49-905.29-856.62-884.53-882.74-87710-859.819-910.110-911.81

54、1-868.31-903.612-876.411-912.821-920.212-919.213-876.42-904.114-881.915-890.83-903.34-895.216-895.2117-899.35-894.918-905.06-893.21-876.82-876.07-891.33-876.28-880.01-876.82-877.23-867.78-887.49-881.34-873.15-867.16-865.810-880.57-866.011-875.35812-872.2638-865.64413-870.89-870.814-868.86715-868.065

55、13-867.617-862.018-860.015-851.216-849.017-853.615-867.916-869.214-855.119-856.83120-858.09918-876.55438724003872600387280038730003873200387340051500051520051540051560038724003872600387280038730003873200387340020-858.09921-869.26919-881.50420-873.98322-879.41322-876.12423-879.68821-872.07223-886.107

56、24-893.66824-884.55825-880.18326-880.324H=6.8m50H=1m65H=1.3m39H=2m60H=2.8m70H=1.3m70H=1.2m65H=1.1m65H=1.0m75H=1.6m80H=1.8m70H=0.6m7027-888.8591-890.74829-898.30030-897.82228-895.093B-905.1352-890.748H=1.3m80H=0.6m75H=0.7m75H=0.7m75H=0.6m50H=0.7m35H=1.4m75H=2.3m753-885.86011-868.429515000515200515400

57、515600北山 东 省 滕 东 生 建 煤 矿制 图审 校主 任1:2000比例尺日 期校 核3下107工作面顶板砂岩富水程度分布平面图H=1.9m40(0,0)(0,130)(1200,0)(1200,130)1#富水区2#富水区3#富水区孔庄煤矿孔庄煤矿7354工作面顶板地层电工作面顶板地层电阻率三维数据体阻率三维数据体 孔庄煤矿孔庄煤矿7354工作面顶板地层电工作面顶板地层电阻率三维数据体低阻异常阻率三维数据体低阻异常 孔庄煤矿孔庄煤矿7354工作面顶板地层电阻率三维工作面顶板地层电阻率三维数据体水平切片（顶板上数据体水平切片（顶板上50m） 孔庄煤矿孔庄煤矿7354工作面顶板地层电阻

58、率工作面顶板地层电阻率三维数据体垂直切片（距材料巷三维数据体垂直切片（距材料巷30m） 孔庄煤矿孔庄煤矿7354工作面顶板地层电阻率工作面顶板地层电阻率三维数据体垂直切片（距材料巷三维数据体垂直切片（距材料巷90m） 孔庄煤矿孔庄煤矿7354工作面顶板地层电阻工作面顶板地层电阻率三维数据体垂直切片（平行切眼率三维数据体垂直切片（平行切眼50m间距）间距） 孔庄煤矿孔庄煤矿7354工作面顶板砂岩富水程工作面顶板砂岩富水程度分布平面图度分布平面图P9 -692.187III3 轨 道 下 山-610.629p6 -690.4855.1p13 -682.755-680.683P125.24.54.5

59、p4 -688.997p3 -691.8474.04.0-691.289P14.54.55.05.05.05.15.05.15.15.1B275.15.15.05.14.95.05.05.05.15.05.25.15.15.0-6605.3329.31-694.7032.95-561.655.87Q14号放水巷放号水巷放号水巷IIIIII-6405.05.04.94.9-700 p2-692.589p10 -685.491-639.527X25.15.0p14 -684.1225.07339 材 料 道7354 皮 带 巷4.94.55.05.05.15.35.150 H=2.5m7352 皮

60、 带 巷7354 材 料 道K3550H=2.5m45 H=2.0m60 H=2.2mFc5孔15-2-785 皮 带 大 巷-6207354切眼 p8 -693.908一 7354眼切号60 H=2.5mIII3 人 行 下 山3853853853855.0-608.875L11-608.875L12L3 -610.414L5 -615.000L6-617.0964.95.05.1L9-610.7115.1IV 号放水巷L10-614.733-613.603L850 H=1.0m50 H=1.8mL4 -611.3458900394939498800394987003949860039498