直流電法探測是以煤、巖層的導(dǎo)電性差異為基礎(chǔ)，通過人工向地層供入穩(wěn)定電流，觀測大地電流場的分布規(guī)律，從而確定巖、礦體物性及其賦水性的分布規(guī)律或地質(zhì)構(gòu)造特征。它具有理論成熟、方法靈活、儀器簡便、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，可用于煤礦水害防治的多個(gè)領(lǐng)域，如劃分采掘工作面頂?shù)装鍘r層貧富水區(qū)域、論證工作面回采時(shí)的水患危險(xiǎn)性并圈定易突水地段、預(yù)報(bào)掘進(jìn)工作面前方地質(zhì)異常構(gòu)造帶、確定疏水降壓孔位置等[1，2]。

　　摘 要：介紹了礦井直流電法的技術(shù)原理與井下現(xiàn)場施工方法，重點(diǎn)闡述了直流電法探測在底板注漿改造中起到的指導(dǎo)作用，以實(shí)例說明，礦井直流電法探測技術(shù)效果良好、重復(fù)性高、結(jié)論可靠。

　　關(guān)鍵詞：核心期刊投稿,直流電法,底板改造,探測,賦水性

　　1 直流電法探測技術(shù)原理與工作方法

　　根據(jù)探測目的不同，直流電法工作裝置形式有多種。煤礦采煤工作面頂、底板探測通常應(yīng)用對稱四極測深裝置和三極測深裝置。對稱四極測深裝置工作布置方式為A----M-O-N---- B;三極測深裝置工作布置方式為A----M-O-N---- B(∞)。此兩種裝置中A、B均為供電電極，用于以一定電流向巖礦層供電;M、N均為測量電極，用于探測地電場電壓，根據(jù)探測點(diǎn)測出的電流、電壓值結(jié)合裝置系數(shù)就可以換算出巖礦層的視電阻率值[3，4]。通過對不同地點(diǎn)、不同深度巖礦層的視電阻率值進(jìn)行全方位探測，并對初始采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行巷道影響和全半空間效應(yīng)校正、視電阻率反演等處理，可以繪制出探測區(qū)域視電阻率斷面圖、平面等值線圖等圖件[5]，結(jié)合水文地質(zhì)資料綜合分析電法圖件、數(shù)據(jù)等，達(dá)到探測巖性、構(gòu)造和賦水性等目的。

　　2 直流電法在底板注漿改造中的作用

　　直流電法探測可以有效的探測出底板巖層相對賦水情況，對工作面底板注漿改造的作用主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。

　　2.1 直流電法探測對底板注漿改造具有指導(dǎo)作用

　　直流電法探測結(jié)果中，低阻異常區(qū)域主要為巖層破碎、裂隙發(fā)育或賦水性相對越強(qiáng)的區(qū)域(淺層的低阻異常區(qū)域可能為巷道積水、泥濘等因素影響)，在工作面底板注漿改造中，可以根據(jù)工作面直流電法探測結(jié)果，對低阻異常區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)加固，可以極大的提高底板注漿改造的效率。

　　根據(jù)焦煤集團(tuán)對各個(gè)礦區(qū)在實(shí)施直流電法探測以來，對發(fā)生工突水的工作面和該工作面直流電法探測結(jié)果進(jìn)行對比和統(tǒng)計(jì)情況看，發(fā)生底板突水的區(qū)域90%以上為直流電法探測的低阻異常區(qū)域。

　　2.2 直流電法探測對底板注漿改造效果具有驗(yàn)證作用

　　一般在工作面注漿改造前后都要進(jìn)行直流電法探測，通過工作面注漿改造前后物探成果對比，可以根據(jù)注漿前后物探成果低阻區(qū)域的變化來判定注漿改造效果的好壞。如果注漿改造后原有的低阻區(qū)域明顯減少或消失，說明在該處的注漿改造效果良好，反之，則需要進(jìn)行進(jìn)一步的驗(yàn)證。

　　3 探測實(shí)例及效果研究

　　我們在焦煤集團(tuán)下屬礦井多個(gè)工作面進(jìn)行了底板巖層賦水性探測，經(jīng)工作面回采和鉆探驗(yàn)證，總體準(zhǔn)確率達(dá)80%以上。下面以馮營公司24121工作面頂板直流電法勘探為例加以說明。

　　3.1 馮營公司24121工作面水文地質(zhì)概況及物探前提

　　(1)水文地質(zhì)概況：馮營公司24121工作面設(shè)計(jì)回采長度340 m、寬度85 m。開采二1煤層，煤層埋深370～410 m，平均厚度6.0 m，平均傾角13°。煤層主要受L8灰?guī)r含水層威脅。底板距L8灰?guī)r含水層厚度約為21 m，水壓為MPa，L8灰?guī)r含水層厚度約為8 m，煤層底板隔水層由泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖組成，中間有一層約0.5 m厚的L9灰?guī)r;由于底板隔水層厚度較小，工作面生產(chǎn)安全主要受底板水害威脅，底板防治水工作重點(diǎn)是防止在采掘過程中底板L8灰?guī)r、含水層發(fā)生突水。

　　②物探前提：24121工作面底部L8灰?guī)r含水層位于巷道底板約23 m處，不含水時(shí)視電阻率值較高、含水時(shí)視電阻率值明顯降低，具備利用直流電法技術(shù)區(qū)分該巖層貧、富水的物性前提;同時(shí)，該層位置適合直流電法探測控制。

　　3.2 馮營公司24121工作面直流電法頂板探測成果

　　圖1為24121工作面下順槽底板注漿加固后直流電法勘探視電阻率斷面圖。依據(jù)圖件、數(shù)據(jù)并結(jié)合水文地質(zhì)資料進(jìn)行綜合分析，劃分24121工作面巷道附近L8灰?guī)r含水層可能發(fā)生突水的區(qū)域。由圖中看出以下幾點(diǎn)。

　　(1)探測范圍內(nèi)，24121工作面下順槽附近存在多個(gè)相對低阻異常區(qū)，見圖中藍(lán)色陰影區(qū)域(紅色陰影區(qū)為視電阻率值相對較高區(qū)域)。部分低阻區(qū)往深部延伸(見圖中紅線所圈區(qū)域)。

　　(2)24121工作面回采時(shí)，圖中紅線所圈區(qū)域附近不排除發(fā)生底板突水的可能性，應(yīng)提前采取防治水應(yīng)對措施。其它區(qū)段發(fā)生底板突水的可能性較小。

　　(3)建議礦方對直流電法勘探圈定的低阻異常區(qū)進(jìn)行打鉆驗(yàn)證，探驗(yàn)巖層賦水性。

　　4 馮營公司24121工作面直流電法底板板探測成果驗(yàn)證情況

　　5 結(jié)論

　　實(shí)踐證明，直流電法探測可以有效的探測出底板巖層相對賦水情況，準(zhǔn)確預(yù)報(bào)底板突水危險(xiǎn)區(qū)域，為底板注漿改造起到指導(dǎo)作用，并對注漿改造效果具有驗(yàn)證作用，提醒礦方及早采取相應(yīng)防治水措施，防止發(fā)生水害傷人事故，確保安全生產(chǎn)。

　　直流電法探測技術(shù)也有自身的缺點(diǎn)，如全空間場體積效應(yīng)問題造成方向性較差，影響資料解釋中對異常體具體方位的準(zhǔn)確判斷;探測距離相對較近，只能探測巷道附近而無法探測工作面內(nèi)部巖層賦水性等。這就需要與瞬變電磁等方向性較強(qiáng)的物探技術(shù)相配合，并緊密結(jié)合水文地質(zhì)、鉆探等資料，多種手段并用、相互取長補(bǔ)短，綜合分析解釋，提高探測成果可靠性，為煤礦防治水工作保駕護(hù)航。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1] 郭純.強(qiáng)干擾環(huán)境下礦井直流電法探測頂板巖層賦水性關(guān)鍵技術(shù)研究[J].煤礦安全，2013.

　　[2] 郭純.直流電法探測技術(shù)在煤礦防治水方面應(yīng)用的研究[J].河南理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2005(6)：439-442.

　　[3] 李文軍，郭純.井下直流電法技術(shù)應(yīng)用中的問題[M].中州煤炭，2006(3)：63-65.

　　[4] 岳建華，劉樹才.礦井直流電法勘探[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2000.