长极距建场电激励下板状体隐患综合特征研究.pdf

第2 7 卷2 期 2 0 1 5年 2月 中国煤炭地质 C0AL GEOLOGY OF CHI NA V 0 1 ． 2 7 No ． 0 2 F e b ． 2 0 1 5 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ． i s s n ． 1 6 7 4 1 8 0 3 ． 2 0 1 5 ．0 2 ． 1 3 文章编号 1 6 7 4 1 8 0 3 2 0 1 5 0 2 0 0 6 2 0 7 长极距建场电激励下板状体隐患综合特征研究 王 猛 ， 张明明 ， 梁 中朋 ， 朱德 兵 1 ． 中化地质矿山总局地质研究院， 河北 涿州 0 7 2 7 5 4 ； 2 ． 中南大学有色金属成矿预测教育部重点实验室， 地球科学与信息物理学院， 湖南 长沙 4 1 0 0 8 3 摘 要 为克服电法超前探测在巷道内供电不便、 数据解译复杂等问题， 拟采用地面或钻井供电的长极距大定源建 场模式， 测量电位差及激发极化率， 并依据其异常变化判定地质灾害。为此以低阻板状体为例 ， 进行物理模拟试 验。结果表明 在迫近隐患时 ， 测量电位差和极化率均不断减小 ， 且极化率为负值。采用三维观测 ， 根据各个方向 的异常对 比分析， 可以实现对隐患的定位， 实现实时预警。这种长极距定源超前探测方法对掌子面前方或附近异 常体有一定的分辨能力， 适用于煤矿井下巷道以及隧道的超前预报。 关键词 电法超前探测； 长极距定源建场； 电场异常； 激发极化 中图分 类号 P 6 3 1 ． 3 文献标识码 A St u dy o n Co m pr e he n s i v e Fe a t ur e s o f Ta bul a r Bod y Hi dde n Tr o ub l e u nde r Lo n g 。 。 s p a c e d F i e l d - - b u i l d i n g El e c t r i c Ex c i t a t i o n Wa n g Me n g ， Z h a n g Mi n g mi n g ， L i a n g Z h o n g p e n g 。 a n d Z h u De b i n g f 1 ． G e o l o g i c a l Re s e a r c h I n s t i t u t e ， C h i n a Ch e mi c a l Ge o l o g y a n d Mi n e B u r e a u ， Z h n o z h o u ， He b e i 0 7 2 7 5 4 ； 2 ． Ke y L a b o r a t o r y o f Me t a l l o g e n i c P r e d i c t i o n o f No n f e r r o u s Me t a l s ， Mi n i s t ry o f E d u c a t i o n ， S c h o o l o f Ge o s c i e n c e s a n d I n f o P h y s i c s ， C e n t r a l S o u t h U n i v e r s i t y ， C h a n g s h a ， H u n a n 4 1 0 0 8 3 Ab s t r a c t T o o v e r c o me i s s u e s o f i n c o n v e n i e n t p o w e r s u p p l y i n r o a d wa y s d u r i n g a d v a n c e d e l e c t r i c p r o s p e c t i n g ， c o mp l i c a t e d d a t a i n t e r p r e t a t i o n e t c ． t h u s p l a n n e d t o u s e s u r f a c e o r b o r e h o l e p o w e r s u p p l y l o n g s p a c e d fi x e d s o u r c e fi e l d b u i l d i n g mo d e t o me a s u r e p o t e n t i a l d i f f e r e n c e a n d i n d u c e d p o l a r i z a b i l i t y ， a c c o r d i n g t o t h e i r a n o ma l o u s v a r i a t i o n d e t e t n i n e d g e o l o g i c a l h a z a r d s ． T a k i n g l o w r e s i s t i v i t y t a b u l a r b o d y a s e x a mp l e ， c a r r i e d o u t p h y s i c a l s i mu l a t i o n ， t h e r e s u l t h a s s h o w n t h a t w h e n a p p r o a c h t o h i d d e n t r o u b l e s ， me a s u r e d p o t e n t i a l d i ff e r e n c e a n d p o l a r i z a b i l i t y a r e a l l d e c r e a s i n g ， t h e l a t e r n e g a t i v e ． Us i n g 3 D o b s e r v a t i o n ， a c c o r d i n g t o c o n t r a s t i v e a n a l y s i s o f a n o ma l i e s i n a l l di r e c t i o ns ．h i d de n t r o ub l e po s i t i o ni ng a nd r ea l t i me wa r n i n g c a n b e r e a l i z e d． Th e l o ng s pa c e d fixe d s o u r c e a dv a nc e d pr o s p e c t i n g h a s c e r t a i n r e s o l v i n g c a p a b i l i t y o n a n o ma l o u s b o d i e s a h e a d o f o r n e a r wo r k i n g f a c e ， t h u s a d e q u a t e f o r c o a l mi n e u n d e r g r o u n d r o a d w a y a n d t u n n e l a d v a n c e d p r e d i c t i o n ． Ke y wo r d s a d v a n c e d e l e c t r i c p r o s p e c t i n g ； l o n g s p a c e d fi x e d s o u r c e fi e l d b u i l d i n g ； e l e c t r i c fi e l d a n o ma l y ； i n d u c e d p o l a r i z a t i o n 0 前言 巷道施丁安全关 系重大。井巷施工 中经常面临 很 多地质灾害问题 ， 其中突水 、 涌泥 水 成为施工 中 主要的地质灾害 问题 。 。近年来 ， 由此而产生的井 巷安全事故数量呈上升趋势， 造成大量经济损失和 人员伤亡 ， 隧道或巷道施工 中的安全问题显得尤 为 重要 ， 开挖前能够准确预报巷道掌子面前方地质情 况成为确定工程对策 、 确保工程安全的关键 。 直流电法由于工作方便 、 仪器简便易操作 、 探测 效率高 ， 在超前探测中逐渐推广应用。目 前 ， 德国 作 者简 介 王 猛 1 9 8 5 一 ， 男 ， 助理 lT程 师 ， 河 北衡 水人 ， 硕 士研究 生 ， 2 01 3 年毕业于 中南大学物探专业 ， 现从事 电磁法勘探 及 区域矿产地质调查工作。 收稿 日期 2 0 1 4 1 2 2 3 责 任编辑 孙 常长 G D G E O H Y D R A U L I K D A T A 公 司 开 发 研 制 的 B e a m测试系统以交流 电法和激 发极化法为探测手 段 ， 代表 了国际上电法超前预报 的先进水平 。但 该技术需要在巷道掌子面开展布极供电作业 ， 其解 释程序需要专门软件才能完成， 专业化程度高， 且成 本较高 ， 应用推广具有一定的难度。国内的电法超 前预报 主要有点源二极法 、 三点一 三极法 、 单极一 偶 极电阻率法 、 聚焦直流电法 ” 等方法 ， 而激发极化 法主要 以找水和金属矿产D 2 I 为主 ， 很少应用于超前 探测 中 。 与其他方法相比 ， 电法超前探测方法 尚停 留在 巷道 内供 电的作业模 式u ， 受空 间限制和现场 电 场干扰影响大 ， 数据处理复杂 ， 且不能实时解释 ， 施 工协调难度较大 。 为克服电法勘探 中存在 的问题 ， 笔者提出一种 2 期 王猛 。 等 长极距建场电激励下板状体隐患综合特征研究 6 3 长极距大定 源建场下电法超前探测的方法 ， 改为地 表或钻井供 电一次完成 ， 且每次建立 的电场可以覆 盖掘进前方多条巷道， 测量数据选择电位差和激发 极化率 ， 提高 了探测的效率 ， 并可进行实时监测 ， 本 文通过对低阻板状体异常电场及激发极化率异常特 征 的综合研究 ， 根据三分量综合观测和解译 ， 确定异 常隐患的空间位置 ， 达到超前探测的 目的 ， 为电法勘 探用于地下巷道工程地质超前预报乃至仪器装备研 究提供了思路。 1 理论分 析 巷道掘进掌子面前方可能存在断层含水破碎带 等板状体地质灾害， 据此通过建立无限大低阻板状 体模型 ， 解析计算并分析全空间下 电场的异常响应 特征。 图 1 为无限大垂直板状隐患位于巷道掌子面前 方 的物理模型。对于点 电源A 而言， 整个空间分 为有源区 p 。 P 、 无限板状体区 p 、 无源区 p 。其 中 ， A B之 间距离 为 ， 巷道掘进方 向为 负方 向 ， 坐 标原点 0位 于板状体与A B连线交点处 ， 观测点 P坐 标值为 ， 0 ， 无限大板状体 的厚度为 a ， 供 电点源A 到板状体的垂直距离为 d ， 供电距离A B为L ， A B与P 点在同一水平面， 供电电流为， 。 p 1 ● - - - - d A _ 图 1大定源建场激励下断层 隐患超前探测模型 Fi g u r e 1 Fa u l t h i d de n t r o u bl e a d v a n c e d pr o s p e c t i ng mo de l u nd e r e x c i t a t i o n o f l a r g e fix e d’’ s o u r c e f i e l d 。 b ui l di ng 若忽略巷道空腔 的存在 ， 对于点源B而言 ， 则有 源区 任意一点处 的电位 。 可以通过解析式计算得 出_l 7 I 1 。窆 nO ㈩ 反射系数 ．j} t P 2 m P l ；k 32 J D P ， 3 -- P P 。对 于点源 A 而言， 巷道内任意观测点P ， 即无源区 JD ， 的电位 ⋯ ， 砉 ， 2 根据 图 1 所示 的模型 ， 采用长极距定源供电模 式供 电 ， 忽 略巷道 空腔影响 ， 。 ， 根据公式 1 2 计算点电源A、 B在巷道 内的电位 ， 得出无限大板 状体在巷道内任意观测点尸电位异常值为 1⋯ 砉 十 一 k 32 1 ㈥ 正常场 电位为 U A o U B o - 丽 I p 3 。-I‘ 丽 Ii0 3 ， 4 定义存在异常时的异常相对变化百分 比值为 ，其中 1 0 0 ％ 。 U 0 对于无限大低 阻板状体异常隐患 ， 板 的电阻率 取 5 0 Q m， 厚度为 l O re， 围岩 电阻率 2 O 0 0 f l m， 电流 为 I I A， 观测点 P坐标 取 0～l O O m， 供 电电极 A B 距离L I O 0 0 m。为保证测量区域位于A B电极 1 ／ 3 段 ， 供 电电极 A与板 的水平距离a 3 5 0 m。根据公式 3 计 算得 到电位和 电位 差理论 曲线 如图 2所示 。 由图2 a 可 以看 出 ， 与背景场相 比， 当存在低阻板 时， 电位值相对减小， 且减小幅度随着观测距离的减 小而增大， 但变化不明显， 变化趋势及形态与正常场 基本 相同 ； 由图 2 b 可知 ， 在x l O O m时 ， 随着观测 距离 的减小 ， 正常场 的电位差 即电位梯度绝对值 开始有增大的变化 ， 而存在低阻板异常时 ， 电位差值 逐渐减小。 由图 3 可 以看出 ， 随着观测点逐渐迫近低 阻板 时 ， 电位差值的减小 幅度逐渐减小 。图4为低 阻板 存在时 电位差值相对于正常场的百分 比变化 ， 随着 观测距离的减小 ， 电位差异常百分比逐渐增大 ， 基本 呈线性变化 ， 最大达5 0 ％。 2 物理模拟试验 通过理论分析了巷道前方存在低阻断层时 ， 电 位 和电位差的变化规律 ， 即在迫近隐患时电位值不 断增大 、 电位差值逐渐减小。为验证理论计算的正 确性， 进行了水槽物理模拟试验， 选择电位差作为观 中 国 煤 炭 地 质 第2 7 卷 a 电位 0 8 O 1 6 0 2 0 0 ／ Cm b 电位 差 图2低 阻板状体存在 时电位 和电位差 曲线 Fi g u r e 2 Po t e n t i a l a n d p o t e nt i a l d i f f e r e nc e s C UI re s i n c a s e o f l o w r e s i s t i v i t y t a b ul a r b o d y e x i s t i n g 图3低阻板状体电位差值 Fi g ur e 3 Lo w r e s i s t i v i t y t a b ul a r b o d y p o t e nt i a l d i f f e r e n c e s 图4低 阻板状体 电位差异常百分比 Fi g ur e 4 Lo w r e s i s t i v i t y t a b ul a r b o d y p o t e n t i a l d i f f e r e nc e a n o ma l o us p e r c e n t a g e 测参数 ， 并结合激发极化率特征 ， 通过多条测线进行 维观测 ， 确定隐患的相对位置。 试验装置如 图5 所示 ， 模拟隧道为直径 5 c m的 塑料棒 ， 长度 1 1 0 c m， 在隧道外周对称的四个方 向上 分别布置测量 电极 、 Ⅳ， 供电电极A、 B距离 3 m。隧 道位 于A B中间 1 ／ 3 处 ， MN极距 为 3 c m， M距隧道掌 子面 l c m。将此装 置置于深 2 m、 长宽分 别为 3 m和 4 m的水槽 中央 ， 距水面 8 0 c m； 在无异常体存在 的情 图 5 物理模 拟试验 装置图 板在下方 况下 ， 测定水槽 中水 的极化率 值为 0 ． 3 ， 低阻铜板 长 宽 厚 5 0 c mX 5 0 c m X 0 ． 5 c m。用重 庆奔腾地质仪 器厂生产的数字激电仪和继善高科 的s Q系列双频 道数字激电仪分别测量 MN之问的电位差 U 和极 化率 ， 并记 录电流值 ， 以MN中点为记录点 。定 义存在异常时， 极化率异常百分比值为 ，T F S J F s F 。 I 。 2 ． 1铜板位于正前方 将直立铜板置于模拟巷道正前方 ， 测量 电流为 6 9 m A 。电位差和极化率测量曲线如图6 所示， 其中 表示观测点距板状体 的距离 。由图6 a 可知 ， 随 着 观测距 离的减小 ， 电位差值逐渐减小 ， 迫近铜板 时 ， 变化 幅度变大 ， 变化幅度约 1 2 mV； 图6 b 显示 极化率异常为负异常， 随着观测点迫近铜板 ， 极化率 逐渐减小 ， 最小值为一 1 6 ． 8 ％。 铜板位于掌子面正前方时 ， 异常百分 比曲线如 图 7 所示 ， 随着观测点逐渐迫近铜板 ， 电位差和极化 率异 常百分 比逐渐增大 ， 当距离小于 3 0 c m时 ， 增 幅 明显变大 ， 电位差异常百分 比最大可达 2 7 ． 8 ％， 极化 率最大为 1 6 ．9 ％。综合可知， 电位差和极化率相对 异常变化规律相 同 ， 电位差异常略大于极化率异常 百分比。 综上 ， 铜制板状体位于掌子面正前方时的电场 2 期 王 猛。 等 长极距建场电激励下板状体隐患综合特征研究 6 5 a 电位差 0 2 0 4 0 6 0 8 0 x} c m b 极化率 图 6 铜板位于掌子面前方 电位差和极化率测量 曲线 Fi g u r e 6 Po t e nt i a l d i f f e r e nc e a n d p o l a r i z a b i l i t y me a s ur e d c ur v e s i n c a s e o f c o pp e r p l a t e a he a d o f wo r ki n g f a c e l 1 芝 1 x ／ c m x ／ c m a 电位差 b 极化率 图7铜板位于掌子面前方电位差和极化率异常百分比曲线 Fi g ur e 7 Po t en t i a l di f f e r e n c e a nd p o l a r i z a b i l i t y a n o ma l y p e r c e nt a g e c ur v es i n c a s e o f c o pp e r p l a t e a he a d o f wo r k i n g f a c e 和激发极化率的变化规律为 随着观测距离的减小 ， 电位差值逐渐减小； 极化率测量值为负值 ， 且不断减 小 ； 两者异 常百分 比随着观测距离 的减小 ， 逐渐增 大， 电位差异常百分比略大于极化率百分比。 2 ． 2铜板位于底板下方 对隐患进行定位研究 ， 当铜制板状体隐患位 于 模拟巷道底板正下方 ， 且铜板 中心与模拟巷道 中心 在同一垂直面上 ， 铜板走 向与巷道掘进方 向相 同。 板距模 拟巷道 的距离为 1 3 c m 图5 ， 建立如 图8 所 示坐标系 。分别测量模拟巷道各个方 向MN之间的 电位差和极化率值， 记录电流测量值为6 8 m A ， 其电 位差和极化率测量曲线如图9 所示。各测线 的电位 差值在观测点经过坐标原点时均出现极小值 ， 底板 变化幅度最大 ， 且底板测 线的最小值 为 2 0 ． 6 mV， 顶 板的电位差测量值 大于底板的值 ， 二者之差为一个 变化幅度非常小 的正值 约为 1 ． 8 m V ， 而两侧帮的 测量值大小基本相同， 其值介于底板和顶板之间。 图9 b 显示 ， 极化率测量值基本为正值 ， 在观测点 经过坐标原点时各测线的极化率均出现极大值 ， 底 板 的最大值为 9 ． 2 ％， 且底板测线 的值变化幅度 最 大可达9 ． 3 远大于顶板的变化幅度。侧帮测量值介 掌 图8铜板 位于巷道底板正下方坐标系示意图 Fi g u r e 8 A s c h e ma t i c di a g r a m o f c o o r di na t e s y s t e m i n c a s e o f c o p p e r p l a t e rig ht u nd e r r o a d wa y flo o r 于两者之间。 计算得出电位差和极化率异常百分比变化情况 如 图 1 0 所示 。从 图 1 0 a 可 以看 出， 各测线 的电位 差异常百分 比 ， 在观测点经过坐标原点 O时均 出现 极大值 ， 底板测线 的电位差异常百分 比变化幅度很 大 ， 最大为 1 0 ． 6 ％； 顶板的测线的变化幅度相对较 小 ， 最大6 ％左右 ； 而两侧帮的变化幅度基本相同， 介 于两者之 间 ， 变化 幅度 8 ％左 右 。图 l 0 b 可 以看 出 ， 当观测点经过原点时极化率异常百分 比均 出现 极大值， 其变化趋势与电位差异常相同， 幅度稍小 ， 中 国 煤 炭 地质 第2 7 卷 b 极化率测 纛 曲线 图9 铜板位于底板下方 电位差和极化率测量 曲线 Fi g u r e 9 Po t e n t i a l di f f e r e n c e a n d p o l a r i z a b i l i t y me a s ur e d c u r v e s i n c a s e o f c o p p e r p l a t e b e n e a t h t he flo o r x ／ c l 电位差异常百分比 b 极化率异常酉分比 图1 0铜板位于底板下方电位差和极化率异常百分比曲线 Fi gu re 1 0 Po t e nt i a l d i f f e r e n c e a n d po l a r i z a bi l i t y a n o ma l y p e r c e n t a g e c u r v e s i n c a s e o f c o p p e r p l a t e b e n e a t h t he flo o r 底板变化幅度9 ％左右。 根据测量得出板状体位于模拟巷道底板下方时 电场与激发极化率 的变化规律 ， 即随着观测距离的 减小， 电位差值逐渐减小， 在原点0处出现极小值； 极化率 为正值 逐渐增大， 在原点处出现极大值 ， 曲 线基本成对称形式 。两者异 常百分 比变化趋势相 同、 大小相近， 且底板的异常百分比远大于顶板。 2 ． 3铜板位于旁侧 板状体异常隐患位 于模拟巷道旁侧 ， 电流测量 值为6 8 m A 。其电位差和极化率测量曲线如图 l 0 所 示 ， 由图 1 1 a 可以看出， 各测线的电位差值 的极小 值均在在观测点经过坐标原点时出现， 靠近板一侧 的最小值为 2 1 ． 1 mV， 且远离板一侧的电位差测量值 大于靠近板一侧的值， 二者之差随着观测距离的减 小而增大， 在坐标原点处达 1 ．2 m V 。由图 l l b 可以 看 出， 极化率测量值为正值 ， 各测线的极化率极大值 均在观测点经过坐标原点时出现， 靠近板一侧的最 大值为 1 0 ．9 、 远离一侧为6 ， 且靠近板一侧的值变化 幅度远大于远离板一侧 的变化幅度。图 1 1 C d 分别显示了电位差和极化率的异常百分比。可 以看 出， 电位差和极化率异常百分 比均在在观测点经过 坐标原点时出现 ， 靠近板一侧测线的百分 比异常远 大于远离板一侧 ， 两者异常变化趋势和大小基本相 同。变化规律与板状体位于底板下方基本相 同， 即 随着观测距离的减小 ， 电位差值逐渐减小 ， 在原点时 出现极小值， 曲线基本成对称形式； 极化率测量值为 正值， 在原点出现极大值。两者异常百分比大小和 趋势基本相 同， 且靠 近板一侧的异常百分 比远大于 远离一侧 。 3 野外测量工作 通过物理模拟试验 ， 实现了对低阻板状 隐患的 2 期 王 猛， 等 长极距建场电激励下板状体隐患综合特征研究 6 7 x ／ c m a 电位差测量 值 x ／ c m c 电位差异常百分比 毒 x ／ c m d 极化率异常百分比 图 1 1铜板位于旁侧电位差和极化率 曲线 Fi g u r e 1 1 Po t e n t i a l d i f f e r e n c e a n d po l a riz a b i l i t y e ul T e s i n c a s e o f c o pp e r p l a t e l i e b e s i de 超前预警， 为应用到工程实践中， 设计如图1 2 所示 的野外工作方式 。 图1 2 长极距定源电法巷道超前预报工作布置示意图 F i gu r e 1 2 A s c h e ma t i c d i a g r a m o f l o n g ’ ’ s p a c e d f i x e d 。 。 s o u r c e e l e c t ric me t ho d r o a dwa y a d v a n c e d pr e di c t i o n wo r k s l a y o u t 平朔安家岭井矿存在老窑水 、 小煤窑积水和上 部矿井水等 ， 在整个矿井的开挖以及资源整合工作 中， 可收集到的原周边小窑采空区赋存范围及积水 资料不全。存在着严重的安全隐患。本次探测井巷 4 1 0 9 巷道停头处标高在 1 1 5 0 m， 而西部采空区边界 标高为 l 4 1 0 m， 两者高差在 2 6 0 m左右， 如采空区积 水 ， 则水头压力在 2 ． 6 MP a 左右 ， 因此 ， 巷道所处 的位 置十分危险。电法勘探的物理基础是探测 目标与周 围物体的电性差异， 本区含煤地层为石炭、 二叠系地 层， 煤层、 围岩、 富水区的电阻率差异明显， 为电法超 前探测提供 了地球物理基础 电性参数见表 1 。 表 1井工一矿 井下典型介 质电性参数对 照表 Ta b l e 1 Ch e c k l i s t o f t y pi c a l me di a e l e c t ric pa r a me t e r s i n t h e un d e r g r o u n d c o a l mi n e No ． 1 介质 电阻率 m 围岩 煤矿 储水构造 采 空区 无水 基 于4 1 0 9主辅巷 的试验分别建立 了两个地面 场源。在主巷道测量中， 供电电极A B平行于巷道轴 m 如 ～ ～ ～ ∞ ∞ m m 6 8 中 国 煤 炭 地 质 第2 7 卷 向 ， A B 6 9 3 ． 3 m， 地 面水 平偏移 巷道距 离 为 1 0 m左 右 ， 为保证均匀电流场的获取 ， 覆盖测量区间以巷道 停 头为起点 回退 2 0 0 m， 测量 区间正好在A B投影中 问段 ； 在辅运巷道测量 中， 供 电电极 A B正好位于辅 运巷道的投影上 ， A B 6 8 6 ． 0 m， 拟测区问位于A B覆 盖范围中间段 。其中 、 口供 电电极为面积 3 m 的铝 箔， 地面供电； 测量电极 、 Ⅳ为普通铜电极， M N极 距 6 0 m， 测量点距为 1 0 m。测量仪器选取 S Q系列双 频激电仪， 测量参数为视极化率。 测量 曲线如 图 1 3 和 1 4 所示 ， 表示观测记录点 距掌子面的距离。 x ／ c m 图 1 3 4 1 0 9 主巷道地面供 电井巷测量极化率 Fi g ur e 1 3 No ．41 0 9 ma i n r o a d wa y s u r f a c e p o we r s up p l y r o a d wa y po l a riz a b i l i t y me a s u rin g 图 1 4 4 1 0 9 辅巷道地面供 电井巷测量极化率 Fi g u r e 1 4 No ． 41 0 9 s e r v i c e r o a dwa y s u lf a c e po we r s u p p l y r o a d wa y po l a riz a b i l i t y me a s u rin g 实际测量 中， 由于巷道局部金属物 钢筋 、 运送 车等 、 岩石裂隙水等干扰因素的影 响， 导致测量数 据出现局部跳动， 但不影响整体趋势的变化。 主巷道测量 中， 供电电流为 1 ． 3 A。如图 l 3 可以 看 出， 在观测点位于 3 0 1 9 0 m处 的极化率测量值无 明显 的异 常变化 ， 值基本稳定在 0左右 ， 变化 幅度 在一 1 ～ 1 之间， 说明主运巷道开挖掘进 面附近的煤层 前方无明显异常发现 ， 存在储水构造的可能性小 。 辅巷道测量中， 供电电流为 1 ． 8 A 。由图 1 4 可 知 ， 在观测点靠近掘进掌子 面 8 0 m处 时随着观测 距离 的减小 ， 极化率有逐渐减小的趋势 ， 且为负值 。 在 4 0 m时达一 1 0 ％， 与前面模拟试验 中2 ． 1 的变化规 律基本吻合。说明辅运巷道掌子面前方可能存在一 定规模储水等低阻构造， 向此前方掘进应予注意。 由此方法分析得 出的结果与开展 T S P 及弹性波法超 前探测方法得到的结果基本相同 ， 而且数据分析解 释简单。 说 明此法具有一定的可行性。 4 结论 巷道施工中的地质超前探测直接关系到工程的 安全 、 质量和进度。本文提出的长极距大定源超前 探测方法克服了电法在巷道内布设供电电极的复杂 作业程序和空间限制 ， 改为地表或钻井供电一次完 成 ； 测量现场只需布置测量电极 ； 测量数据为电位差 或激发极化率 ， 数据处理与解释简单 ， 可用于实时预 警 。野外测量基本验证该方法的可行性 ， 但涉及到 电极布置、 隧道中各种电场干扰等影响， 应结合野外 实际 ， 对“ 大定源建场模式下隐患超前探测 ” 方法进 行系统完善。 参考文献 [ 1 ] 孙芳强． 新 蛇皮沟 隧道施工对 既有隧道 的稳定性 影响研究 f DI ． 长 安大学硕士论文 ， 2 0 0 6 ． [ 2 ] 马瑞花， 蒋喜昆． 综合电法勘探技术在探测奥陶系岩溶水中的应 用l J I _ 中国煤炭地质 ， 2 0 1 3 ， 5 5 5 5 8 ． [ 3 ] 朱劲 ， 李天斌 ， 李永林 ， 等． B e a m超 前地质 预报技术在铜锣 山隧道 中的应用f J 1 ． 工程地 质学报 ， 2 0 0 7 ， 1 5 0 2 2 5 8 2 6 2 ． [ 4 ] 罗玉虎． 激发 极化法在隧道 超前地质预报 中的应用 l J 1． 铁道 建筑 ， 2 0 0 9 ， 1 1 3 7 3 9 ． [ 5 ] G e o h y d r a u l i k D a t a ． B e a m r e a l t i me g r o u n d p r e d i c t i o n [ R ] ． K i r c h v e r s ， Ge r ma n Ge 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