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矿井工作面底板岩层赋水性双巷立体电法探测技术研究
一、前言
地下矿井工作面底板岩层的水位涨落是煤炭生产中常见的困扰，在工作面开采过程中，底板岩层来水量的大小和流向都会对生产造成不小的影响。因此，在工作面开采前准确掌握工作面底板岩层的赋水性分布情况，对安全、高效、节约等方面具有重要的意义。本文主要介绍双巷立体电法探测技术在矿井工作面底板岩层赋水性探测中的应用。
二、底板水害形成机理及其对煤矿生产的影响
地下煤矿矿井工作面开采过程中，其底板岩层不可避免地受到剥离和破坏，这样会导致顶（煤壁顶板），底（工作面底板）煤岩层之间的接触区进一步扩大。同时，因为工作面开采过程中会将岩层断裂面进行破碎，因而底板岩层处于高压应力状态下的岩石孔隙会被进一步扩大。这样，水分就会借助水力压力从这些岩石孔隙中渗透进入矿井底板，从而造成底板水害。
底板水害的严重程度取决于赋水性，底板岩层的赋水性主要包括渗透系数、渗透压力、比渗透率以及渗透速度等方面。若在采煤前预测不准确，往往会加重煤炭生产中的安全隐患，降低生产效率，进而影响矿井正常生产。
三、双巷立体电法探测技术的基本原理
1、双巷立体电法的定义
传统电法以单井或利用井筒空间布置不对称电极布置方式，通过井壁钻孔向地下岩体内射进电流，并使用不同距离的电极组合记录下地面电位分布，进而推算出电阻率。但这种方法只能测出垂直井筒方向的电性结构，而不能很好地测量其它方向上的电性结构，因此其可用性受到了严重的限制。
双巷立体电法是一种利用多个相邻的井筒分别作为输电、接收线，通过多井空间布置不对称电极的方式，以三维方式对地下岩体电阻率分布进行探测的方法。
2、双巷立体电法的原理
双巷立体电法基于地下岩体的电性差异，将地面自然场与人工场混合来处理，在多个井筒内同时输电，同时记录井筒内各个电极对应的电位分布图像。因此双巷立体电法能够测定地下岩体不同方向的电性结构，即延伸方向，跨巷方向和纵向电性结构。
四、双巷立体电法探测技术在底板赋水性探测中的应用
1、数据采集和处理
为了确定底板岩层的赋水性，我们选定煤矿的某一工作面，利用双巷立体电法进行数据采集和处理。通过井筒不对称地布置电极，设定边长为500m的测区，在主井和开辟的一条副井（副井井口与主井井口之间的距离为100m）内交叉观测，使主井和副井中电极的组合尽量不同，完成对地下底板的立体探测。
2、数据分析和绘制
我们采用有限差分法计算电场与磁场的映射参数，计算得到地下岩体各个位置的电性结构，并进一步计算得到赋水性参数，如渗透系数、渗透压力、比渗透率和渗透速度等。最后根据实际应用需要，对底板水文地质条件进行综合分析和绘制。
五、结论
本文介绍了利用双巷立体电法探测技术对矿井工作面底板岩层赋水性进行探测的方法和技术。该方法具有测区较大，探测效率高，所得信息反映地下底板的情况准确等特点，因此非常适合矿井工作面底板赋水性探测。双巷立体电法在煤炭生产中的应用，不仅有助于提高生产效率，更是为保证矿井地下工作面的安全提供了有利的技术手段。