段建華

(中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司,陜西 西安 710077)

華北型煤田普遍存在巖溶水侵襲的問(wèn)題，近年來(lái)，隨著煤礦開(kāi)采深度的不斷增加，巖溶水對(duì)礦井的威脅日益突出[1]。常規(guī)的底板水害防治方法主要集中在采區(qū)或者工作面致災(zāi)因素探查和底板注漿改造，這些工作一般在工作面回采前已經(jīng)完成，但是，根據(jù)大量統(tǒng)計(jì)結(jié)果，底板水害往往是在工作面回采過(guò)程中發(fā)生的[2]。工作面回采過(guò)程中發(fā)生的底板水害，實(shí)際上是地下采礦活動(dòng)使得圍巖在采動(dòng)應(yīng)力誘發(fā)作用下處于峰后應(yīng)力狀態(tài)或者破碎狀態(tài)極大地改變了圍巖的孔隙結(jié)構(gòu)和滲透性，導(dǎo)致隔水層的隔水能力降低，在承壓水水壓的作用下發(fā)生突水[3-6]，其作用機(jī)理復(fù)雜[7]，加之地質(zhì)條件復(fù)雜，突水影響因素較多，常規(guī)的物探和鉆探手段很難客觀地反映底板突水通道的形成和演化過(guò)程以及工作面回采過(guò)程中底板承壓水的導(dǎo)升變化特征。

武強(qiáng)[8]提出在采動(dòng)條件下，礦井水害的形成和發(fā)生都有一個(gè)從孕育、發(fā)展到發(fā)生的演變過(guò)程，在這一過(guò)程的不同階段，應(yīng)力應(yīng)變、水壓(水位)、水溫、涌水量等方面均會(huì)釋放出對(duì)應(yīng)的突(透)水征兆，及時(shí)、準(zhǔn)確、有效地監(jiān)測(cè)這些征兆信息，建立一個(gè)集礦井水害監(jiān)測(cè)、判識(shí)和預(yù)警技術(shù)于一體的完整體系，對(duì)于預(yù)防重特大水害事故的發(fā)生具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。楊天鴻等[9]提出“突水三要素為：①水源(含水層)、② 導(dǎo)水通道(斷層、陷落柱、破碎帶)、③采礦擾動(dòng)因素，3 個(gè)要素缺一不可”的觀點(diǎn)。煤礦底板突水本質(zhì)上就是以含水層為突水水源，以破碎裂隙帶為導(dǎo)水通道，采礦擾動(dòng)為影響因素，3 個(gè)要素共同作用的結(jié)果[9]。水源即為含水層的賦水性以及不同含水層水溫、水質(zhì)的不同，是煤礦水害形成最關(guān)鍵的要素之一[10]，對(duì)水源的監(jiān)測(cè)手段主要有并行電法[11]、電阻率法[12]、水溫或水壓[13-14]監(jiān)測(cè)等，在孔中或者孔巷測(cè)試，一般采用視電阻率斷面圖或電阻率反演成像，對(duì)礦井電法監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理解釋，解釋結(jié)果多數(shù)局限于二維[15]，魯晶津[12]研究了三維電阻率反演成像技術(shù)，并且取得了不錯(cuò)的效果?；⒕S岳等[10]提出導(dǎo)水通道的過(guò)水能力與斷面尺寸是影響水害嚴(yán)重程度的主要因素。斷層、陷落柱等一般采用常規(guī)物探手段基本可以探查清楚[16]，但是破碎帶往往是在采動(dòng)應(yīng)力作用引起的二次或多次破碎下不斷調(diào)整形成的[9]，因此，需要對(duì)其進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。對(duì)底板破碎帶監(jiān)測(cè)的主要手段有微震監(jiān)測(cè)技術(shù)[17]、網(wǎng)絡(luò)并行電法[18]、應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)[19]，網(wǎng)絡(luò)并行電法、應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)都是通過(guò)視電阻率、應(yīng)變等物理量的變化間接推斷破碎帶的位置，而微震監(jiān)測(cè)技術(shù)則是直接測(cè)量破裂帶的空間位置。

鑒于此，本文根據(jù)“下三帶”理論[20-22]和導(dǎo)升遞進(jìn)理論[23-25]，以葛泉礦東井11916 工作面為背景，采用“井-地-孔”微震監(jiān)測(cè)技術(shù)和視電阻率監(jiān)測(cè)技術(shù)，構(gòu)建底板水害綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，于2019 年在工作面回采過(guò)程中開(kāi)展水害監(jiān)測(cè)。

1 “井-地-孔”微震監(jiān)測(cè)技術(shù)

微震監(jiān)測(cè)技術(shù)是利用布置在測(cè)區(qū)周圍的傳感器接收微地震信號(hào)，根據(jù)傳感器坐標(biāo)求取震源位置、震源機(jī)制等參數(shù)，近實(shí)時(shí)地獲得裂縫空間展布特征的地球物理監(jiān)測(cè)方法[26]。在礦山開(kāi)采領(lǐng)域，微震監(jiān)測(cè)最早被用于研究沖擊地壓和礦震等問(wèn)題，隨著儀器制造技術(shù)的進(jìn)步和定位精度的提高，逐步被用于監(jiān)測(cè)煤礦導(dǎo)水通道形成和活化，為煤礦水害防治服務(wù)[27]。姜福興等[28]、程文關(guān)等[29]等利用微震監(jiān)測(cè)技術(shù)開(kāi)展了底板和頂板導(dǎo)水裂隙監(jiān)測(cè)的研究，效果良好。該技術(shù)具有實(shí)時(shí)、連續(xù)監(jiān)測(cè)的優(yōu)點(diǎn)，是描述導(dǎo)水通道孕育、發(fā)展到最終失穩(wěn)過(guò)程的有效技術(shù)手段[28]。震源參數(shù)三要素之中，震源平面位置、發(fā)震時(shí)刻和震級(jí)的計(jì)算精度較高，而震源深度的定位誤差相對(duì)較大[30-32]，“井下-地面-孔中”聯(lián)合微震監(jiān)測(cè)技術(shù)(簡(jiǎn)稱：“井-地-孔”微震監(jiān)測(cè)技術(shù))是對(duì)傳統(tǒng)微震監(jiān)測(cè)技術(shù)的創(chuàng)新，該技術(shù)通過(guò)在井下巷道、地面、地面孔中或井下孔中同時(shí)布置傳感器，對(duì)破裂點(diǎn)進(jìn)行全方位立體監(jiān)測(cè)，能夠大幅提高震源深度定位精度。

“井-地-孔”聯(lián)合微震監(jiān)測(cè)技術(shù)定位原理如圖1 所示，S和Ti分別表示微震源和第i個(gè)傳感器，其中，(x0,y0,z0)和(xi,yi,zi)分別表示震源和第i個(gè)傳感器的坐標(biāo)，t0和ti分別表示震源發(fā)震時(shí)間和第i個(gè)傳感器震動(dòng)波初至?xí)r，假設(shè)震動(dòng)波的傳播速度為v，可以建立由n個(gè)式(1)組成的方程組，解方程組即可獲得震源的位置(x0,y0,z0)和發(fā)震時(shí)間t0。

圖1 “井-地-孔”微震監(jiān)測(cè)定位原理Fig.1 Positioning principle of “well-ground-hole” microseismic monitoring

從其定位原理可以看出，只需要有4 個(gè)傳感器接收到震動(dòng)波就可以對(duì)其進(jìn)行定位，“井-地-孔”微震監(jiān)測(cè)技術(shù)由于數(shù)據(jù)采集點(diǎn)可以對(duì)震源形成包圍，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)更為豐富，定位精度可以達(dá)到5 m，能夠滿足防治水的要求，可以更好地對(duì)導(dǎo)水裂隙帶進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和準(zhǔn)確定位。

“井-地-孔”微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由地面監(jiān)測(cè)分站、地面?zhèn)鞲衅鳌⒌孛娣?wù)器、井下監(jiān)測(cè)分站、巷道傳感器、孔中傳感器、通信分站、數(shù)據(jù)傳輸、配套的數(shù)據(jù)采集與處理軟件等組成，地面的無(wú)線傳輸設(shè)備與井下的光纖環(huán)網(wǎng)組成數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。其工作原理為：傳感器負(fù)責(zé)采集震動(dòng)信號(hào)，并將其傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)分站；監(jiān)測(cè)分站將震動(dòng)信號(hào)數(shù)字化，并將其傳輸?shù)酵ㄐ欧终?；通信分站將?shù)字信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)椒?wù)器，由服務(wù)器的數(shù)據(jù)采集與處理軟件進(jìn)行定位和分析。

一般監(jiān)測(cè)底板破壞[33]時(shí)需要在井下巷道和孔中布置傳感器，監(jiān)測(cè)頂板裂隙時(shí)需要在地面、井下巷道、地面孔中布置傳感器。

2 視電阻率監(jiān)測(cè)技術(shù)

電法監(jiān)測(cè)在礦山領(lǐng)域的應(yīng)用始于巖體破裂失穩(wěn)過(guò)程的電阻率監(jiān)測(cè)礦井電法[34]，隨著應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，逐步被應(yīng)用于井下探測(cè)煤層底板隔水層厚度和底板水導(dǎo)升高度[35]，取得了良好的效果。網(wǎng)絡(luò)并行電法儀等工作面采動(dòng)破壞監(jiān)測(cè)設(shè)備研制成功[36]和井下監(jiān)測(cè)試驗(yàn)的陸續(xù)開(kāi)展[37-38]，為井下電法監(jiān)測(cè)儀器的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。

回采工作面視電阻率監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是專門用于監(jiān)測(cè)煤礦頂?shù)装辶严稁欠衽c含水層導(dǎo)通的儀器。工作原理如圖2 所示，在工作面2 側(cè)巷道頂板或者底板布置電極，一側(cè)發(fā)射人工激發(fā)的電場(chǎng)，另一側(cè)接收，2 側(cè)巷道全部接收和發(fā)射完成后，利用擬高斯-牛頓法對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行全空間三維視電阻率反演，反演數(shù)據(jù)體為頂?shù)装鍘r層中每個(gè)5 m×5 m×5 m 網(wǎng)格的視電阻率值，利用多次監(jiān)測(cè)結(jié)果，分析頂?shù)装逡曤娮杪实漠惓Ｗ兓?，并且?duì)破壞裂隙的導(dǎo)水性進(jìn)行判識(shí)，實(shí)現(xiàn)工作面水害風(fēng)險(xiǎn)的動(dòng)態(tài)評(píng)估和預(yù)警。

回采工作面視電阻率監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由地面服務(wù)器、通信分站、監(jiān)測(cè)分站、數(shù)據(jù)傳輸電纜、電極、配套的數(shù)據(jù)采集與處理軟件等組成[39]。

3 葛泉礦東井概況

冀中能源股份有限公司葛泉礦東井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為90 萬(wàn)t/a，可采煤層為9 號(hào)煤(底板標(biāo)高為-128 m)，工作面布置采用走向長(zhǎng)壁以及傾向長(zhǎng)壁方式，綜合機(jī)械化開(kāi)采，11916 工作面設(shè)計(jì)走向長(zhǎng)度約1 080 m，傾向?qū)挾燃s70 m，煤層呈單斜構(gòu)造，傾角7°～21°，平均厚度5.5 m，兩巷高差約20 m，11916 運(yùn)料巷西北側(cè)是11915 工作面采空區(qū)，如圖3 所示，工作面底板至本溪灰?guī)r間距平均約20.3 m(圖4)。隔水層巖層結(jié)構(gòu)以鋁土質(zhì)粉砂巖、中細(xì)粒砂巖、粉砂巖為主，阻水性能中等。工作面底板至奧陶系灰?guī)r含水層的隔水巖層厚度為36.0～43.6 m，平均41.1 m。隔水層巖性組合以粉砂巖、細(xì)砂巖、中細(xì)砂巖、灰?guī)r和鋁土質(zhì)粉砂巖為主，其中，粉砂巖、細(xì)砂巖占總厚度的47.5%左右；可塑性比較強(qiáng)的鋁土質(zhì)軟巖類厚度占總厚度的32.7%左右，本溪灰?guī)r厚度約占總厚度的19.8%。這種軟硬相間且具有一定厚度的隔水層結(jié)構(gòu)在未受構(gòu)造破壞的情況下，具有較好的阻水性能。賦水性中等、厚度較薄的本溪組巖溶裂隙含水層(簡(jiǎn)稱“本灰”)以及賦水性好、巨厚層狀?yuàn)W陶系巖溶裂隙含水層(簡(jiǎn)稱“奧灰”)是工作面的主要含水層，其中奧灰?guī)r溶水是礦井主要水害防治對(duì)象。9 號(hào)煤底板隔水層將承受1.71～2.21 MPa 的奧灰水壓，計(jì)算得出該工作面突水系數(shù)為0.047～0.061 MPa/m，工作面存在底板巖溶突水威脅。

圖3 微震與電阻率傳感器布置Fig.3 Layout of microseismic and resistivity sensors

圖4 9 號(hào)煤層底板水文地質(zhì)綜合柱狀示意圖Fig.4 Hydrogeological comprehensive columnar diagram of No.9 coal seam floor

工作面前期已經(jīng)實(shí)施了底板本灰含水層注漿加固工程，由于11913 工作面在回采過(guò)程中發(fā)生了突水，后期又對(duì)本工作面的奧灰含水層進(jìn)行了加固，2 次加固共施工鉆孔52 000 m，注漿用水泥92 000 t，整個(gè)注漿工程的直接投入為：52 000 m×300 元/m+92 000 t×320 元/t=4 320 萬(wàn)元，但是底板傾角大，隔水層厚度變化大，而且在工作面運(yùn)料巷西北側(cè)存在直徑超過(guò)50 m 的陷落柱，經(jīng)打鉆驗(yàn)證陷落柱含水，雖然陷落柱已經(jīng)過(guò)注漿改造，但是仍然存在突水風(fēng)險(xiǎn)，因此，本文利用井-地-孔微震、視電阻率監(jiān)測(cè)技術(shù)建立綜合突水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，分別對(duì)導(dǎo)(突)水通道、水源進(jìn)行監(jiān)測(cè)，本次綜合突水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)投入為260萬(wàn)元，設(shè)備費(fèi)為180 萬(wàn)元，耗材為80 萬(wàn)元，其中設(shè)備可以重復(fù)使用，考慮到設(shè)備折舊，本工作整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)際投入按照(180 萬(wàn)元×1/5+80 萬(wàn)元)116 萬(wàn)元計(jì)算，該費(fèi)用為注漿工程費(fèi)用的2.6%，大大降低人員和財(cái)產(chǎn)損失。

4 底板水害綜合監(jiān)測(cè)技術(shù)方案

4.1 微震測(cè)點(diǎn)布置

11916 工作面附近共有3 個(gè)巷道可以布置傳感器，本次選擇將傳感器布置在東翼運(yùn)輸巷和工作面運(yùn)料巷，東翼運(yùn)輸巷在工作面回采期間不會(huì)垮塌，在回采后便于保護(hù)傳感器及其電纜的完整性，可以更好監(jiān)測(cè)工作面采空區(qū)底板的破裂情況。井下共布置拾震傳感器41 個(gè)，其中巷道內(nèi)布置28 個(gè)，道距50 m；孔中布置13 個(gè)，道距50～100 m，布置傳感器的孔垂深25 m，傾角45°；地面一共布置4 個(gè)傳感器，道距250 m，具體測(cè)點(diǎn)布置如圖3 所示。

4.2 視電阻率測(cè)點(diǎn)布置

為了更好監(jiān)測(cè)11916 工作面采空區(qū)底板視電阻率及其變化，將電極布置在運(yùn)料巷和東翼運(yùn)輸巷，2 個(gè)巷道各布置101 個(gè)電極，電極間距為10 m，2 個(gè)巷道的無(wú)窮遠(yuǎn)電極分別布置在距離停采線1 500 m 的位置。電極埋置方式如圖5 所示，在巷道底板靠近外幫處打孔，孔深1.5 m，傾角45°，把錨桿放入孔中，用黃泥封孔，錨桿尾部連接監(jiān)測(cè)電纜。

工作面監(jiān)測(cè)長(zhǎng)度為1 000 m，而采煤擾動(dòng)對(duì)底板破壞的范圍有限，無(wú)需對(duì)整個(gè)工作面1 000 m 范圍同時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，因此，采用滾動(dòng)監(jiān)測(cè)方式?？紤]到底板視電阻率的強(qiáng)弱對(duì)比，單次監(jiān)測(cè)須覆蓋200 m范圍，隨著工作面的推進(jìn)，監(jiān)測(cè)電極逐步向推進(jìn)方向移動(dòng)，電極的移動(dòng)通過(guò)地面數(shù)據(jù)采集軟件設(shè)置即可，無(wú)需在井下進(jìn)行人工干預(yù)。

圖5 電極安裝示意Fig.5 Schematic diagram of electrode installation

數(shù)據(jù)采集過(guò)程，采用單極發(fā)射-偶極接收方式，首先，運(yùn)料巷的1 號(hào)電極發(fā)射，東翼運(yùn)輸巷的1～21號(hào)電極依次接收，每次都利用最小二乘法和小波分析技術(shù)對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理；接著，運(yùn)料巷的2 號(hào)電極發(fā)射，東翼運(yùn)輸巷的1～21 號(hào)電極依次接收，直到運(yùn)料巷21 個(gè)電極全部發(fā)射完成；然后，東翼運(yùn)輸巷的1 號(hào)電極發(fā)射，運(yùn)料巷的1～21 號(hào)電極依次接收，直到東翼運(yùn)輸巷的21 個(gè)電極全部發(fā)射完成；最后，自動(dòng)反演軟件采用擬高斯-牛頓法對(duì)預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行全空間三維電阻率反演，并根據(jù)預(yù)先設(shè)置的參數(shù)對(duì)三維數(shù)據(jù)體進(jìn)行二維切片、三維異常體提取和立體成像等操作，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)底板巖層富水性變化過(guò)程的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)成像。其中電極的切換與數(shù)據(jù)的采集由數(shù)據(jù)采集軟件自動(dòng)完成，不需要人工干預(yù)。

5 監(jiān)測(cè)結(jié)果及分析

5.1 微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)定位精度標(biāo)定

為了提高震源定位精度，在實(shí)施監(jiān)測(cè)前需要測(cè)量地震波在巖層中的傳播速度，本次試驗(yàn)利用標(biāo)定炮的方法進(jìn)行測(cè)量，即把起爆位置當(dāng)成一個(gè)已知的點(diǎn)震源，進(jìn)行反演分析，從而獲得地震波的傳播速度，并且可以利用標(biāo)定炮對(duì)定位精度進(jìn)行檢驗(yàn)。根據(jù)標(biāo)定炮測(cè)得葛泉礦東井11916 工作面底板圍巖破裂產(chǎn)生縱波的介質(zhì)傳播速度為3 100 m/s。

采用平均波速3 100 m/s 計(jì)算，微震定位結(jié)果為：(9 507.467,1 625.886,303.878)，實(shí)際放炮震源坐標(biāo)為(9 514.527,1 627.926,305.198)，誤差分別為Δx=7.06 m，Δy=2.04 m，Δz=1.32 m，平均誤差為3.473 m，11916 工作面隔水層平均厚度為41.1 m，定位誤差小于隔水層厚度的1/10，能夠滿足監(jiān)測(cè)需要。

5.2 底板水害綜合微震監(jiān)測(cè)結(jié)果

開(kāi)展為期6 個(gè)月的微震監(jiān)測(cè)，共監(jiān)測(cè)到微震事件8 381 個(gè)，其中發(fā)生在底板的事件3 086 個(gè)。11916工作面煤層傾角較大，為了便于統(tǒng)計(jì)分析，本文利用底板等高線，通過(guò)數(shù)據(jù)計(jì)算將煤層轉(zhuǎn)換為近水平煤層，正常情況下底板破壞深度為20～25 m，從圖6中可以看出，9 月6 日前底板的破壞深度為20～25 m，但是在9 月6 日—14 日底板微震事件標(biāo)高范圍的分布特點(diǎn)發(fā)生了變化，分布比較均勻，底板破壞深度已經(jīng)達(dá)到了35 m，9 月14 日該工作面底板出水，水量2 m3/h。

圖6 9 號(hào)煤層底板不同標(biāo)高范圍微震事件分布統(tǒng)計(jì)Fig.6 Histogram of elevation range distribution of floor microseismic events of No.9 coal seam

圖7 為工作面煤層、底板巖層以及底板微震事件分布圖，從圖7 可以看出在紅線位置底板破壞深度明顯加深，很多微震事件已經(jīng)進(jìn)入本溪灰?guī)r含水層。圖8a 為底板微震事件在YZ平面的密度(單位體積內(nèi)微震事件數(shù)量)圖、圖8b 為底板微震事件在XY平面的密度圖，從圖8 看出在9 月14 日前，運(yùn)料巷附近底板破裂深度明顯大于其他位置，在運(yùn)料巷附近微震事件密度明顯增加，該區(qū)域底板破壞劇烈，結(jié)合圖7—圖8，可以推斷中間巷底板靠近運(yùn)料巷側(cè)的導(dǎo)水通道可能已經(jīng)形成。

5.3 視電阻率監(jiān)測(cè)結(jié)果

開(kāi)展了為期6 個(gè)月的視電阻率監(jiān)測(cè)，共采集到完整的視電阻率數(shù)據(jù)體2 723 個(gè)，每次監(jiān)測(cè)工作面長(zhǎng)度為200 m，如圖9 所示，從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)看，底板20 m 范圍內(nèi)視電阻率一直都保持較高的狀態(tài)，說(shuō)明底板水的高度沒(méi)有發(fā)生明顯變化。

從圖10 可知，在運(yùn)料巷35 號(hào)電極附近底板下存在一個(gè)低阻異常區(qū)域逐漸變大，該區(qū)正是9 月14日的出水點(diǎn)。

結(jié)合圖7、8、10 發(fā)現(xiàn)，圖8 中破裂較深位置處的導(dǎo)水通道已經(jīng)形成，并且從圖10 中的低阻異常，及其隨時(shí)間不斷從下到上的發(fā)育過(guò)程驗(yàn)證了有水從該通道涌出，從圖8 中看出，當(dāng)工作面推進(jìn)至中間巷時(shí)，此處發(fā)生出水，結(jié)合圖11 可以看出，底板破壞較深的位置正是視電阻率異常體發(fā)育之處，推測(cè)底板水是通過(guò)該通道進(jìn)入運(yùn)料巷，引起該處底板出水。

圖7 工作面底板巖層與微震事件分布Fig.7 Distribution of floor rock layer and microseismic events in working face

圖8 9 號(hào)煤層底板微震事件平面密度圖Fig.8 Plane density diagram of microseismic events of No.9 coal seam floor

6 結(jié)果與討論

從微震與視電阻率監(jiān)測(cè)結(jié)果來(lái)看，在9 月6～14日確實(shí)存在一次底板突水過(guò)程，其突水位置正好為工作面推進(jìn)位置附近，頂板覆巖垂直壓力集中于工作面前10～15 m 范圍的煤壁內(nèi)[40]，該范圍正好與工作面中間巷道對(duì)底板的剪切破壞作用重合，加之此處靠近陷落柱，使得該處的底板破壞深度明顯增加，而且從圖7 中可以看出，在底板下35 m 深的范圍內(nèi)微震事件的分布比較均勻，使得底板裂隙具有很好的連通性，形成了導(dǎo)水通道，從圖10 中4 d 的電阻率異常區(qū)域的變化情況也說(shuō)明了底板水正通過(guò)該通道逐步進(jìn)入巷道，導(dǎo)致出水。

圖9 9 月4 日9 號(hào)煤層底板視電阻率水平剖面Fig.9 Horizontal section of apparent resistivity of floor on September 4

微震與視電阻率監(jiān)測(cè)技術(shù)分別從導(dǎo)水通道與水源2 個(gè)突水要素進(jìn)行監(jiān)測(cè)是解決底板突水監(jiān)測(cè)的有效途徑。微震監(jiān)測(cè)技術(shù)僅僅能夠監(jiān)測(cè)底板裂隙，由于地質(zhì)情況復(fù)雜，底板巖層的厚度、位置不清晰，底板裂隙的深度也不盡相同，導(dǎo)致在不同的工作面位置，僅僅依靠底板裂隙深度很難判斷裂隙是否與含水層建立起水力聯(lián)系，即導(dǎo)水通道是否形成；而視電阻率監(jiān)測(cè)技術(shù)則正好可以彌補(bǔ)這一缺陷，如果裂隙中的富水性增強(qiáng)，視電阻率會(huì)明顯降低，這就為導(dǎo)水通道的形成提供了科學(xué)依據(jù)，也就為突水預(yù)警提供了科學(xué)依據(jù)。

圖10 35 號(hào)電極9 月8—14 日底板視電阻率垂直剖面Fig.10 Vertical plane of apparent resistivity of No.35 electrode from September 8 to 14

圖11 工作面底板巖層與微震事件和電阻率異常體分布Fig.11 Distribution of floor rock layer,microseismic events and resistivity anomalies in working face

7 結(jié)論

a.葛泉煤礦11916 工作面9 號(hào)煤層傾角較大，底板地形較復(fù)雜，從井-地-孔微震監(jiān)測(cè)結(jié)果可知：回采過(guò)程中底板破壞深度變化較大，在中間巷附近底板破壞深度達(dá)到30～35 m，其他區(qū)域底板破壞深度為20～25 m。

b.井-地-孔微震監(jiān)測(cè)技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)11916工作面回采過(guò)程中底板的破壞情況，而且能夠監(jiān)測(cè)不同位置不同時(shí)間底板的破壞情況；根據(jù)微震事件的空間位置和平面密度圖，結(jié)合視電阻率監(jiān)測(cè)結(jié)果可以推測(cè)導(dǎo)水通道的形成。

c.視電阻率監(jiān)測(cè)技術(shù)能夠?qū)?1916 工作面回采過(guò)程中底板巖層的視電阻率及其變化情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，根據(jù)視電阻率的變化，結(jié)合井-地-孔微震監(jiān)測(cè)結(jié)果能夠?qū)Φ装逋凰L(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

d.井-地-孔微震監(jiān)測(cè)技術(shù)和視電阻率監(jiān)測(cè)技術(shù)構(gòu)建的底板水害綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)Φ装逋凰^(guò)程中的導(dǎo)水通道和水源實(shí)施有效監(jiān)測(cè)，為突水預(yù)警提供科學(xué)依據(jù)。

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