董江鑫,王 飛

(1.太原理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院,山西 太原 030024;2.陽(yáng)泉新宇巖土工程有限責(zé)任公司,山西 陽(yáng)泉 045000;3.太原理工大學(xué) 應(yīng)急管理學(xué)院,山西 太原 030024)

0 引 言

礦井水害是煤礦五大災(zāi)害之一,其中因底板富水而造成的透水事故時(shí)有發(fā)生。當(dāng)巷道底板存在裂縫裂隙、溶孔溶洞等隱伏構(gòu)造時(shí),極易發(fā)育成隱伏的導(dǎo)水通道,嚴(yán)重威脅著煤礦的安全生產(chǎn)工作。因此,對(duì)底板含水性的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)是防治水的關(guān)鍵。用地球物理手段來(lái)對(duì)底板含水性進(jìn)行探查是一種快速、經(jīng)濟(jì)且有效的水害預(yù)報(bào)方法。目前,用于煤礦巷道底板探測(cè)的主要有地震法[1]、瞬變電磁法[2-4]、地質(zhì)雷達(dá)[5-7]和直流電法[8-9]等。其中,地震法施工復(fù)雜、效率低下;瞬變電磁法對(duì)水反應(yīng)靈敏但受巷道鐵器、動(dòng)力電等環(huán)境因素干擾較大;地質(zhì)雷達(dá)法具有高分辨率、施工效率高、抗干擾能力強(qiáng)、無(wú)損探測(cè)的特點(diǎn);高密度電法屬于直流電法,具有對(duì)水反應(yīng)靈敏且不易受鐵器干擾。因此,相比其他方法,地質(zhì)雷達(dá)和高密度電法對(duì)于煤礦井下更實(shí)用。近年來(lái),一些學(xué)者對(duì)礦井地質(zhì)雷達(dá)和高密度電法的應(yīng)用做了相關(guān)研究。楊立彪[10]、李冬等[11]開(kāi)展了地質(zhì)雷達(dá)在煤礦掘進(jìn)巷中超前探測(cè)的研究;梁慶華等[12]將地質(zhì)雷達(dá)應(yīng)用到瓦斯探測(cè)中;王雪濤[13]做了地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)采空區(qū)及其充填情況的應(yīng)用。黃曉容[14]將礦井高密度電法用于對(duì)充水巖溶裂隙探測(cè);楊德鵬等[15]研究了井下三維高密度電法在超前探測(cè)的應(yīng)用;李松峰等[16]做了礦井高密度電法在探測(cè)煤層富水性中的應(yīng)用。李文[17]將地質(zhì)雷達(dá)法和高密度電法用于埋深小于50 m的極淺采空區(qū)的探測(cè);邵雁[18]通過(guò)地質(zhì)雷達(dá)法和高密度電法在巖溶突水通道中的探測(cè),確定了巖溶突水通道發(fā)育范圍;許錫昌等[19]在廢棄礦井中采用地質(zhì)雷達(dá)和高密度電法探測(cè)到了巷道及采空區(qū)范圍。但是,有關(guān)地質(zhì)雷達(dá)和高密度電法在煤礦底板含水性的聯(lián)合探測(cè)的應(yīng)用及相關(guān)的正演模擬還比較少,本文針對(duì)此開(kāi)展研究。

1 基本原理

1.1 地質(zhì)雷達(dá)基本原理

地質(zhì)雷達(dá)是通過(guò)發(fā)射天線T向探測(cè)目標(biāo)體發(fā)射高頻電磁波,在電磁波向介質(zhì)傳播過(guò)程中,遇到電性差異較大的界面時(shí),就會(huì)發(fā)生折射、透射等現(xiàn)象,然后被接收天線Z所接收并傳回雷達(dá)主機(jī),其原理與地震反射法類(lèi)似,如圖1所示。通過(guò)對(duì)接收到的電磁波信號(hào)進(jìn)行處理,分析其波形、強(qiáng)度、旅行時(shí)等特征,從而可以判斷出地質(zhì)體的位置、結(jié)構(gòu)、形態(tài)[20]。

圖1 地質(zhì)雷達(dá)原理示意Fig.1 Schematic of GPR

電磁波反射系數(shù)公式如下:

(1)

式中，R為反射系數(shù)；ε1、ε2為界面上、下介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)。

地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)目標(biāo)體的距離L可以通過(guò)式(2)計(jì)算得出:

(2)

式中，v為電磁波在介質(zhì)中的傳播速度；t為電磁波的雙程走時(shí)。

反射界面的深度h可通過(guò)式(3)計(jì)算:

(3)

式中，x為發(fā)射天線和接收天線之間的距離。

電磁波在介質(zhì)中的速度可以根據(jù)式(4)求出:

(4)

式中,c為電磁波在真空中的傳播速度(c=3×108m/s)；ε′ 為電磁波在介質(zhì)中傳播的相對(duì)介電常數(shù)。

1.2 高密度電法基本原理

高密度電法是一種集電測(cè)深和電剖面法于一體的陣列式勘探方法,其原理與直流電法基本一致,仍然以不同巖、礦石之間的電性差異為基礎(chǔ),通過(guò)向供電電極通電建立地下穩(wěn)定直流電場(chǎng),來(lái)觀測(cè)地下電流場(chǎng)的分布及變化規(guī)律,從而推斷地質(zhì)構(gòu)造的規(guī)模、含水性等信息[21]。在解決礦井構(gòu)造導(dǎo)水、老空積水、充水巖溶裂隙等地質(zhì)問(wèn)題上效果顯著。

選用溫納裝置跑極時(shí)，AM=MN=NB=ma，a為單位電極距,m為隔離系數(shù),如圖2所示。此時(shí)溫納裝置的視電阻率的計(jì)算公式為:

圖2 高密度電法溫納裝置示意Fig.2 Schematic ofhigh density electrical method

(5)

(6)

式中,ρs為巖、礦石的視電阻率；K為采集時(shí)選用方法的裝置系數(shù)；ΔUMN為電極間的電位差；I為采集時(shí)的供電電流。

2 正演理論

2.1 地質(zhì)雷達(dá)正演理論

地質(zhì)雷達(dá)的正演是基于FDTD算法對(duì)電磁波進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算。在時(shí)間域上,依據(jù)二階精度有限差分原理,求解麥克斯韋旋度方程,從而實(shí)現(xiàn)微分形式麥克斯韋旋度方程向差分形式的轉(zhuǎn)化,實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)空維度的采樣[22]。

Maxwell方程組如下:

(7)

Dz(ω)=ε*(ω)Ez(ω)

(8)

(9)

(10)

其中,ε0為介電常數(shù)；E為電場(chǎng)強(qiáng)度；H為磁場(chǎng)強(qiáng)度；ω為色散函數(shù)；D為電位移矢量；μ0為磁導(dǎo)率。

上述Maxwell方程組變?yōu)椴罘中问饺缦?

(11)

(12)

(13)

式(11)—式(13)就是針對(duì)二維電磁波問(wèn)題進(jìn)行離散所得的有限差分表達(dá)式,利用該表達(dá)式可在時(shí)域?qū)﹄姶抛饔眠^(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬；j為電流密度；n為自然數(shù)。

2.2 高密度電法正演理論

文中對(duì)高密度電法模型的正演模擬是基于有限差分法實(shí)現(xiàn)的。有限差分法實(shí)際上就是將所求解區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分來(lái)實(shí)現(xiàn)離散化。用有限個(gè)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)代替連續(xù)區(qū)域,每個(gè)網(wǎng)格電位呈線性均勻變化,這樣微分方程的邊值條件就轉(zhuǎn)化為了線性的變分形式,通過(guò)求解變分方程即可得到變換電位,再經(jīng)過(guò)傅里葉變換就可得到真正的電位差,從而得到各裝置下的視電阻率值[23]。

二維微分方程的邊值條件為

(14)

其中,σ為電導(dǎo)率；λ為余弦傅里葉變換波數(shù)；V為電位；f1為第二類(lèi)零階修正貝塞爾函數(shù)；g為常數(shù)因子；Γ為邊值條件；n為邊界外法線方向；Ik為第k個(gè)供電電極的電流。

等價(jià)的變分邊值條件為

(15)

式中：η為狄利克雷函數(shù)。

傅里葉變換后真正的電位差U(x，y，z)為

(16)

3 正演模擬

3.1 地質(zhì)雷達(dá)正演模擬

地質(zhì)雷達(dá)正演模擬是通過(guò)使用GPRSIM商業(yè)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的,模型的介電常數(shù)取值來(lái)源于介電溫譜儀取樣測(cè)試結(jié)果。

1)完整地層正演模擬。地層模型長(zhǎng)度100 m,寬度27.8 m(圖3),模型參數(shù)見(jiàn)表1。完整地層地質(zhì)雷達(dá)正演圖像如圖4所示。

表1 模型參數(shù)Table 1 Model parameter

圖3 完整地層模型Fig.3 Complete stratigraphic model

圖4 完整地層地質(zhì)雷達(dá)正演圖像Fig.4 Complete formation geodetic radar forward image

由圖5可看出,完整地層正演圖像有完整且連續(xù)的同相軸,與模型的地層界面一一對(duì)應(yīng),電磁波信號(hào)隨著深度的增加發(fā)生衰減。

圖5 溶孔(溶洞)模型Fig.5 Dissolved pore(karst cave) model

2)溶孔(溶洞)正演模擬。以完整地層模型為基礎(chǔ),在L5灰?guī)r中添加溶孔(溶洞)模型,直徑設(shè)為5 m,內(nèi)部分別充氣、充水、半充氣半充水,水的介電常數(shù)設(shè)為81,空氣介電常數(shù)設(shè)為1。

由圖6可以看出,溶孔溶洞的雷達(dá)波呈雙曲線,3種模型頂界面的反射波均出現(xiàn)在同一時(shí)間,模型下部同相軸變現(xiàn)為局部缺失。對(duì)于充氣模型,頂?shù)捉缑娣瓷洳ㄏ辔幌喾?這是由于在溶洞頂界面,電磁波是從高介電常數(shù)介質(zhì)向低介電常數(shù)介質(zhì)傳播,而在底界面恰恰相反。由于電磁波在空氣中衰減慢,底界面的反射波出現(xiàn)時(shí)間早(150 ns),下部伴隨有較強(qiáng)能量的多次波出現(xiàn)(230 ns);對(duì)于充水模型,由于水介電常數(shù)很大,巖層的介電常數(shù)相對(duì)較低,電磁波在溶洞頂?shù)捉缑娴姆瓷湎辔慌c充氣模型恰好相反。同時(shí),水中電磁波衰減很快,底界面的反射波出現(xiàn)的晚(420 ns),頻率變低,下部有連續(xù)均勻的多次反射波出現(xiàn),但能量比充氣模型弱;對(duì)于半充氣半充水模型,電磁波的反射經(jīng)歷了由巖層到空氣、空氣到水,水到巖層3個(gè)階段的傳播,水的介電常數(shù)>空氣>巖層,因此頂?shù)捉缑娣瓷洳ㄏ辔幌嗤?與氣水界面反射波相位相反。在圖6中可以看出氣水界面反射波(140 ns)和底界面反射波(350 ns),但多次反射波基本看不出來(lái)。

圖6 溶孔(溶洞)地質(zhì)雷達(dá)正演圖像Fig.6 Dissolved pore(karst cave) GPR forward image

3)裂縫裂隙模型。在完整地層模型的基礎(chǔ)上,在L5灰?guī)r中,添加一處裂縫裂隙模型,長(zhǎng)度10 m,寬度5 m(圖7),裂隙裂隙分為充填空氣、水。從圖8、圖9中可以看出,裂縫裂隙處的雷達(dá)反射波呈條帶狀且雜亂,同相軸局部錯(cuò)斷、缺失。對(duì)于充氣模型,空氣介電常數(shù)小,電磁波衰減慢,縫隙上下界面反射波混雜在一起,難以區(qū)分。而對(duì)于充水模型,水的介電常數(shù)大,電磁波衰減快,縫隙上下界面反射波可以分辨,且伴隨有低頻、均勻連續(xù)多次反射信號(hào)。真實(shí)地層中裂縫裂隙發(fā)育情況更加復(fù)雜,雷達(dá)反射波信號(hào)會(huì)比在模型信號(hào)的基礎(chǔ)上更加雜亂。通過(guò)對(duì)典型地質(zhì)體模型的雷達(dá)波規(guī)律特征進(jìn)行研究分析加以總結(jié),可用于實(shí)際探測(cè)中地質(zhì)體的識(shí)別、判定，見(jiàn)表2。

農(nóng)村經(jīng)濟(jì)管理并非是一項(xiàng)獨(dú)立的工作，需要和各個(gè)部門(mén)、各個(gè)專(zhuān)業(yè)進(jìn)行密切合作，這其中的關(guān)系極為復(fù)雜。所以，要構(gòu)建農(nóng)村信息交流以及共享機(jī)制，促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)管理中各部門(mén)的良好發(fā)展。在農(nóng)村經(jīng)濟(jì)信息化管理中，農(nóng)村經(jīng)濟(jì)管理部門(mén)要高度重視收集和整理基層信息，結(jié)合農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的特殊性，充分了解農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的真實(shí)所需。農(nóng)村經(jīng)濟(jì)管理部門(mén)還應(yīng)積極和相關(guān)企業(yè)保持良好的合作關(guān)系，學(xué)習(xí)企業(yè)如何高效利用網(wǎng)絡(luò)的即時(shí)性優(yōu)點(diǎn)，構(gòu)建完善的農(nóng)村信息化經(jīng)濟(jì)管理體系。

圖7 裂縫裂隙模型Fig.7 Crack model

圖8 充氣裂縫裂隙地質(zhì)雷達(dá)正演圖像Fig.8 Forward imaging of GPR for gas cracks

圖9 充水裂縫裂隙地質(zhì)雷達(dá)正演圖像Fig.9 Forward imaging of GPR for water cracks

表2 雷達(dá)正演圖像特征Table 2 Radar forward image features

3.2 高密度電法正演模擬

高密度電法正演模擬是通過(guò)使用RES2DMOD商業(yè)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的,在得到正演結(jié)果的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步使用RES2DINV商業(yè)軟件給出了反演結(jié)果。模型電阻率的取值來(lái)源于礦方地質(zhì)資料,并作了近似取整。

1)完整地層模型。地層模型寬27.8 m(圖10),完整地層模型參數(shù)見(jiàn)表3。觀測(cè)系統(tǒng)電極距4 m,電極數(shù)64,隔離層數(shù)為15,跑極方式采用溫納裝置,總計(jì)排列長(zhǎng)度252 m。從圖11、圖12來(lái)看,完整地層模型的正、反演圖像整體上均呈穩(wěn)定層狀分布。

圖10 完整地層模型Fig.10 Complete stratigraphic model

圖11 完整地層模型正演視電阻率斷面圖Fig.11 Complete stratigraphic model forward modeling of apparent resistivity profile

圖12 完整地層模型反演結(jié)果Fig.12 Nversion results of complete stratigraphic model

表3 完整地層模型參數(shù)Table 3 Complete formation model parameters

2)高、低阻模型。在完整地層模型的基礎(chǔ)上,添加一個(gè)4 m×4 m的正方形地質(zhì)體(圖13),地質(zhì)體的電阻率分別設(shè)為5 000 Ω·m的高阻模型和10 Ω·m 的低阻模型。

圖13 高、低阻地質(zhì)體模型Fig.13 High and low resistance geological body models

由圖14、圖15可知,2種模型的正演視電阻率斷面圖都具有完整地層模型成層狀分布的特征,都有各自模型的高低阻響應(yīng)特征。高阻模型的響應(yīng)特征比較微弱,表現(xiàn)為視電阻率等值線的微微隆起;低阻模型的響應(yīng)特征比較強(qiáng)烈,表現(xiàn)為視電阻率等值線向下凸出,并在模型位置處形成一個(gè)低阻區(qū)域。由圖16、圖17可知,2種模型的反演圖像同樣都具有完整地層模型成層狀分布的特征。高阻模型的反演圖像在模型位置處視電阻率等值線輕微向上隆起,地層整體視電阻率升高;低阻模型的反演圖像在模型位置處引起了視電阻率等值線的劇烈變化,形成一個(gè)明顯的低阻區(qū)域,地層整體視電阻率降低。正演和反演圖像對(duì)高阻和低阻模型的反映基本一致。高密度電法對(duì)低阻的響應(yīng)靈敏,若底板含水,則會(huì)在視電阻率斷面圖上引起視電阻率等值線的劇烈變化,呈現(xiàn)出低阻響應(yīng)特征,因此高密度電法可用于對(duì)含水性的判定。

圖14 高阻模型正演視電阻率斷面圖Fig.14 High resistivity model forward apparent resistivity profile

圖15 高阻模型反演結(jié)果Fig.15 Inversion results of high resistance model

圖16 低阻模型正演視電阻率斷面圖Fig.16 Low resistivity model forward apparent resistivity profile

圖17 低阻模型反演結(jié)果Fig.17 Inversion results of low resistance model

4 應(yīng)用實(shí)例

4.1 工程概況

山西焦煤汾西礦業(yè)集團(tuán)賀西礦四采區(qū)東翼底抽巷設(shè)計(jì)長(zhǎng)度2 155 m,巷高2.7 m,巷寬4 m,為矩形斷面。按3°上山掘進(jìn),設(shè)計(jì)在4號(hào)煤層底板下10 m處砂巖中,距離下部L5灰?guī)r9 m,再下部是6號(hào)煤層。本區(qū)域?yàn)閹洪_(kāi)采區(qū)域,帶壓水源為太原組灰?guī)r水和奧陶系灰?guī)r水。根據(jù)相關(guān)水文資料,東翼底抽巷底板標(biāo)高+437～+492 m,太灰水水位標(biāo)高約為+720 m,所承受的水壓為2.28～2.83 MPa,突水系數(shù)T(0.251～0.309 MPa/m)>0.1 MPa/m,,如果考慮到底板破壞問(wèn)題,隔水層有效厚度更小,遇隱伏構(gòu)造極易成為地下水的導(dǎo)水通道,對(duì)嚴(yán)重威脅著礦井安全。

2017年9月6日,四采區(qū)東翼底抽巷2號(hào)鉆場(chǎng)在進(jìn)行鉆孔施工時(shí),發(fā)生水噴現(xiàn)象。鉆孔實(shí)際進(jìn)尺14.5 m,換算成垂直高度11.1 m,如圖18所示,實(shí)際終孔位置處于L5灰?guī)r中。為查明東翼底抽巷2號(hào)鉆場(chǎng)底板含水性,保障礦井安全,在該處區(qū)域底板進(jìn)行地質(zhì)雷達(dá)和高密度電法聯(lián)合探測(cè)。

圖18 鉆孔柱狀Fig.18 Borehole histogram

4.2 數(shù)據(jù)采集

地質(zhì)雷達(dá)測(cè)線以東翼底抽2號(hào)鉆孔為中心,兩邊各50 m,計(jì)剖面長(zhǎng)度100 m,點(diǎn)距4 m,如圖19所示。雷達(dá)選用ZTR12本安型地質(zhì)雷達(dá),選用100 MHz天線。探測(cè)過(guò)程中采用人為托舉,沿測(cè)線貼底板滑動(dòng)測(cè)量,在每個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行打標(biāo)定位。采集的數(shù)據(jù)由專(zhuān)門(mén)的地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)處理軟件分步處理,主要包括零線設(shè)定、一維濾波、背景去噪、小波變換、增益控制、滑動(dòng)平均等,反復(fù)調(diào)試,直至得到較好效果。

圖19 地質(zhì)雷達(dá)和高密度電法測(cè)線布置Fig.19 layout of GPR and high density electrical survey line

高密度儀器選擇FDG-A防爆多功能高密度電法儀,探測(cè)采用溫納裝置,由于高密度電法為倒梯形斷面,如果測(cè)線過(guò)短,兩側(cè)的探測(cè)深度會(huì)不夠,因此為保證探測(cè)深度、剖面長(zhǎng)度和地質(zhì)雷達(dá)能夠?qū)?yīng),布置電極總數(shù)64，間隔層數(shù)為20層,電極距4 m，測(cè)線以2號(hào)鉆孔為中心布置,重復(fù)利用地質(zhì)雷達(dá)測(cè)點(diǎn),提高工作效率。采集過(guò)程電極不間斷的用鹽水澆灌,確保與底板的耦合性良好。采集的數(shù)據(jù)在RES2DINV軟件中處理,包括突跳點(diǎn)剔除、地形校正、圓滑約束、最小二乘法反演迭代等過(guò)程最終繪制成圖。

4.3 探測(cè)結(jié)果分析

地質(zhì)雷達(dá)電磁波在不同的介質(zhì)中傳播,會(huì)呈現(xiàn)不同的反射波特征,例如波形、振幅、頻率等;高密度電法對(duì)所觀測(cè)到的地下電流變化經(jīng)過(guò)處理得到視電阻率值特征。通過(guò)對(duì)這些特征進(jìn)行分析并且結(jié)合有關(guān)地質(zhì)資料,即可對(duì)探測(cè)到的異常體做出判定。地質(zhì)雷達(dá)18～21號(hào)點(diǎn)的雷達(dá)剖面圖如圖20所示,無(wú)異常時(shí),雷達(dá)波呈現(xiàn)弱反射(雷達(dá)波顏色越明亮表示反射越強(qiáng)),同相軸連續(xù)性較好。地質(zhì)雷達(dá)4～8號(hào)點(diǎn)的雷達(dá)剖面圖如圖21所示,從雷達(dá)圖像上看,在深度5～25 m,這一區(qū)域內(nèi)存在強(qiáng)反射,雷達(dá)反射波呈現(xiàn)條帶狀,同相軸錯(cuò)段、波形雜亂,中低頻信號(hào)都有,根據(jù)鉆孔柱狀圖4和相關(guān)地質(zhì)資料可知，L5灰?guī)r頂界面深度約5 m，L4灰?guī)r底界面深度約28 m,該異常區(qū)位于其間,經(jīng)過(guò)分析判定該區(qū)域?yàn)榱芽p裂隙發(fā)育帶。

圖20 地質(zhì)雷達(dá)18～21號(hào)點(diǎn)雷達(dá)剖面圖Fig.20 radar profile of GPR point 18-21

圖21 地質(zhì)雷達(dá)4～8號(hào)點(diǎn)的雷達(dá)剖面圖Fig.21 radar profile of GPR point 4-8

地質(zhì)雷達(dá)11～14號(hào)點(diǎn)的雷達(dá)剖面圖如圖22所示,從雷達(dá)圖像上看,在深度5～25 m這一區(qū)域內(nèi)存在有一定規(guī)律強(qiáng)反射,雷達(dá)反射波同相軸連續(xù)性較好、波形比較均一,低頻成分豐富,存在多次反射,該處13號(hào)點(diǎn)與14號(hào)點(diǎn)之間為發(fā)生過(guò)水噴現(xiàn)象的2號(hào)鉆孔,經(jīng)過(guò)分析判定該區(qū)域?yàn)橐桓凰畮А?/p>

圖22 地質(zhì)雷達(dá)11～14號(hào)點(diǎn)的雷達(dá)剖面圖Fig.22 radar profile of GPR points 11-14

高密度電法視電阻率斷面圖如圖23所示,由上述地質(zhì)雷達(dá)和高密度電法測(cè)線布置圖19可知,地質(zhì)雷達(dá)1～26號(hào)點(diǎn)與高密度電法20～45號(hào)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。圖中高密度電法20～45點(diǎn)之間反演深度大于30 m,與地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)深度對(duì)應(yīng),因此只對(duì)此區(qū)域做出解釋。該斷面圖總體呈現(xiàn)高阻,符合該巷道底板地層總體為灰?guī)r的特征。圖中可看到兩個(gè)明顯的低阻異常區(qū),一處在點(diǎn)號(hào)24～27,深度為5～15 m的范圍內(nèi);另一處在點(diǎn)號(hào)31～36,深度為3～20 m的范圍內(nèi)。

圖23 高密度電法反演結(jié)果Fig.23 Inversion results of high density electrical method

圖24為地質(zhì)雷達(dá)和高密度電法異常區(qū)疊合圖,2種方法所探測(cè)到的異常區(qū)范圍吻合較好,結(jié)合地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)結(jié)果,經(jīng)過(guò)綜合分析判定本次探測(cè)區(qū)域存在兩處異常,一處為裂縫裂隙發(fā)育帶且含水,另一處為一富水帶。后經(jīng)礦方打鉆,2處異常均被驗(yàn)證,并及時(shí)采取了措施治理。

圖24 地質(zhì)雷達(dá)和高密度電法異常區(qū)疊合Fig.24 Composite of abnormal area of GPR andhigh density electrical method

5 結(jié) 論

1)通過(guò)結(jié)合地質(zhì)資料建立地質(zhì)雷達(dá)和高密度電法正演模型,研究了其響應(yīng)特征,對(duì)于實(shí)際工程探測(cè)有很好的指導(dǎo)意義。

2)地質(zhì)雷達(dá)具備高分辨率,通過(guò)對(duì)雷達(dá)圖像的分析能有效地識(shí)別地質(zhì)體;對(duì)于地質(zhì)體的含水性,高密度電法可根據(jù)高阻、低阻響應(yīng)特征來(lái)準(zhǔn)確判定。

3)地質(zhì)雷達(dá)和高密度電法的聯(lián)合使用,準(zhǔn)確探測(cè)出了底板的含水性,有效地指導(dǎo)了煤礦安全生產(chǎn)。