采煤面覆岩变形与破坏立体电法动态测试.pdf

第 2 8卷第 9期 2 0 0 9年 9月 岩石力学与工程学报 C h i n e s e J o u r n a ， o f R o c k Me c h a n i c s a n d E n g i n e e r i n g 、 ， 0 l 。 2 8 No ． 9 S e pt ． ， 2 0 09 采煤面覆岩变形与破坏立体 电法动态测试 张平松 ，刘盛东 2 吴荣新 ，曹 煜 。 1 ．安徽理工大学 地球与环境学院，安徽 淮南2 3 2 0 0 1 ；2 ．中国矿业大学 深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，江苏 徐州2 2 1 0 0 8 3 ．安徽惠洲地下灾害研究设计院，安徽 合肥2 3 0 0 8 8 摘要采用立体直流电法，通过在井下巷道中煤层顶底板位置施工若干钻孔，在孔中埋置一定数量电极，形成孔 间探测剖面，并根据采动进度测取不同时期岩层电场变化特征，进一步反演其三维立体电阻率值，可对上覆岩层 受采动超前影响至后期变化规律进行全面的分析研究，为煤矿安全生产提供直观有效的技术参数。淮南某矿采面 覆岩破坏项底板跨孔立体电法测试应用中， 共获得 2 8组连续观测数据， 对采动应力超前及顶板岩层变形与破坏裂 隙发育特征给出动态分析，所获得的冒落带和裂隙带高度值与 “ 三下”开采规程计算值相吻合。应用结果表明， 与传统地面钻孔法及井下其他物探方法相比，该项自主创新技术具有测试成本低廉、结果判定准确、动态效应强 等特点，其推广应用价值显著。 关键词t采矿工程；覆岩破坏；立体电法；动态测试；煤层开采 中圈分类号T D 1 7 文献标识码A 文章编号1 0 0 0 6 9 1 5 2 0 0 9 0 91 8 7 00 6 DYNAM I C DETECTI oN oF oVERBURDEN DEF oRM ATI oN AND FAI LURE I N M I NI NG W ORK FACE BY 3 D RES I STI VI TY M ETHoD Z HANG P i n g s o n g ～，LI U S h e n g d o n g ，WU Ro n g x i n ， C AO Y u f 1 ． S c h o o l o f a n d E n v i r o n me n t ， A n h u i U n i v e r s i ty o fS c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ，Hu a i n a n ，A n h u i 2 3 2 0 0 1 ，C h i n a ；2 ． S t a t e K e y L a b o r a t o r y f o r G e o me c h a n i c s a n dDe e p U n d e r g r o u n dE n g i n e e r i n g ，C h i n a U n i v e r s i ty o fMi n i n g a n d T e c h n o l o gy ，X u z h o u ，d i a n g s u 2 2 1 0 0 8 ，C h i n a ；3 ． A n h u i Hu i z h o u I n s t i t u t e o fS u b t e r r a n e a n C a l a mi t y ，He f e i ，A n h u i 2 3 0 0 8 8 ，C h i n a 1 Ab s t r a c t T h e t h r e e d i me n s i o n a l DC me t h o d a n d t e c h n o l o g y f o r d e t e c t i n g o v e r b u r d e n f a i l ure a r e l n t r o d u c e d ． T hro u g h s e v e r a l b o r e s d r i l l e d i n t h e t o p a n d flo o r r o c k o f t h e c o a l s e a m i n l an e wa y ，t h e d e t e c t i n g s e c t i o n b e t we e n t wo b o r e s i s f o r me d ． Th e n t h r o u g h 6 4 p o l e s fi x e d i n d i ffe r e n t l o c a t i o n o f b o r e s ，the c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e e l e c t r i c fie l d i n the t o p r o c k o f d i ffe r e n t p e r i o d s c a n b e s u r v e y e d a c c o r d i n g t o the mi n i n g p l a n ． Th r o u g h 3 D i n v e r s i o n，t h e r o c k S r e s i s t i v i t y o f d e t e c t i n g a r e a C a l l b e g a i n e d ．S o t h e c h a n g i n g c h a r a c t e r i s t i c s o f o v e r b u r d e n d i s t o r t i o n an d f a i l u r e f r o m o v e r t a k i n g s tr e s s o f mi n i n g t o s t a b l e f a i l ure o f an a p h a s e c a n b e a n a l y r z e d a n d r e s e arc h e d c o mp r e h e n s i v e l y ． I t p r o v i d e s e ff e c t i v e t e c h n i c a l p a r a me t e r s for s a f e t y p r o d u c t i o n o f mi n e ． Du r i n g t h e d e t e c t i n g a p p l i c a t i o n t o o v e r b urd e n f a i l u r e b y 3 D e l e c tri c a l me t h o d b e tw e e n t wo b o r e s i n Hu a i n a n M i n e ，2 8 g r o u p s o f d a t a are o b t a i n e d c o n t i n u o u s l y ． T h e d y n a mi c d e v e l o p i n g c h a r a c t e r i s t i c s o f o v e r t a k i n g s tre s s a n d r o c k s d i s t o r t i o n and d e s t r u c t i o n b e c a u s e o f mi n i n g are an a l y z e d a n d g i v e n ． T l 1 e h e i g h t r e s u l t s o f c a v i n g z o n e a n d fra c t u r e d z o n e a r e i n o s c u l a t e wi th t h e c a l c u l a t i n g v a l u e a c c o r d i n g t o t h e mi n i n g r e g u l a t i o n s u n d e r wa t e r r a i l wa y an d b u i l d i n g ． Th e r e s u l t s o f a p p l i c a t i o n s h o w tha t the d e t e c t i n g t e c hn o l o g y b y 3 D e l e c tri c a l me tho d b e tw e e n tw o b o r e s h a s s e v e r a l 收麓 日期l 2 0 0 9一 O 1 2 1 修回日期l 2 0 0 9 0 5 0 3 基金项目t国家重点基础研究发展计划 9 7 3 项 I 1 2 0 0 6 C B 2 0 2 2 0 9 ；中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室开放基金项 目 作者简介一张平松 1 9 7 1 一 ，男，博士，1 9 9 6年毕业于安徽理工大学地质工程专业，现任副教授 ，主要从事地质工程 、地球物理探查技术方面的 教学与研究工作。E - ma i l p s z h a n g 7 1 1 6 3 ． c o rn 第2 8 卷 第9 期 张平松， 等． 采煤面覆岩变形与破坏立 体电 法动态测试 二 me fi t s ， s u c h a s l o w c o s t ，a c c u r a t e r e s u l t s a n d d y n a mi c d e t e c t i n g c h a r a c t e r i s t i c s ，a n d s o o n ，c o mp a r e d wi t h t h e t r a d i t i o n a l d r i l l i n g me tho d f r o m g r o u n d a n d o t h e r d e t e c ti n g me tho d s in mine ．T h e i n d e p e n d e n t a n d i n n o v a t i v e t e c h n o l o g y h a s r e mark a b l e a p p l i c a t i o n a n d e x t e n d i n g v a l u e s i n s i mi l ar mi n e s ． Ke ywo r d s mi n i n ge n g i n e e r i n g ；o v e r b u r d e nf a i l ure 3 D r e s i s t i v i t yme thod ；d yn am i cd e t e c t i o n；c o a l s e a m mi n i n g 1 引 言 煤矿采场覆岩变形与破坏发育规律探查与研究 一 直是矿井安全生产十分关注的问题，正确确定顶 板采动破坏高度及其发育特征对矿井瓦斯抽采及水 害防治具有重要的指导意义。2 0世纪 8 0年代 以来， 全 国已进行了大量 的顶底板采动破坏现场观测研 究，井下实测法是一个研究的热点，其 中包括张文 泉等⋯开展的钻孔注压水法 、刘传武等[ 2 l 采用的钻 孔检层法等。 笔者所在的课题组 自 1 9 9 9年开始进行 采场覆岩变形与破坏井下观测技术研究，主要利用 地球物理方法进行井下测试 ，通过在工作面顶底板 中施工不 同深度钻孔 ，在孔中安置不同类型传感器 进行动态数据采集，结合岩层变形与破坏过程中的 地球物理学参数特征改变加以分析， 进一步获得其 上覆或底板岩层变形与破 坏规律 ，以及其 间采动 应力的变化过程。其主要 内容包括单一钻孔的地震 波波速检层法、单一钻孔高密度电阻率法、孔巷间 地震波 C T技术等多种技术方法L 3 5 J 。 但是，受技术 方法条件的限制 ，单孔方法对岩层变形与破坏的判 断准确率低，且地震波法现场施工 中震源操作不易 控制，工序烦琐。为了能够连续观测采动过程 中顶 底板变形与破坏过程，深入研究其特征，这里首次 采用孔间或孔巷间立体并行电法测试技术进行数据 采集与处理，获得相对准确的测试成果。 目前该项 自主创新技术已在淮南、淮北及河南等局矿得到广 泛应用，现结合淮南某矿 1 1 1 S 1 综采工作面回采过 程中孔 一孔间观测剖面成果加 以说明，为煤矿安全 开采及矿井水害防治提供更为科 学实用 的方法技 术 。 2 测试方法技术 2 ．1 并行电法采集技术 顶底板变形与破坏数据观测采用并行电法采集 技术，包括 AM 法和 A B M 法 2种方式 。与传 统高密度电法测试相 比，并行电法测试技术先进程 度大大提高，例如测线上布置 6 4个 电极 ，对于 A M 法采集时， 任一电极供 电时，其余 6 3个 电极同 时采集 电位，这样其数据采集效率与 串行采集相比 至少提高了 6 3倍 。A M 法中 6 4个电极轮流一遍即 可完成测试任务，这样通过 AM法或 AB M 法装置 自动顺次切换 电极，取得大量的电法数据，不仅可 实现所有现行的高密度电法探测 如温纳二、三、四 极等 数据解编与反演，还可进行高分辨地 电阻率法 反演。该系统通过仪器专用软件系统、数据 Mo d e m 以及电话线的连接 ，还可实现对数据的远程采集和 动态监测，大大减少现场的工作量，其效果 良好。 2 ． 2 三维数据反演 由于测试 电极分别布置在顶底板不同位置的钻 孔，以及钻孔下方的巷道中，因此通过多条测线可 以形成立体 电场观测空间，获得相应的立体电位数 据 。其反演问题的一般形式可表示为 A dGA m 1 式中G 为J a c o b i 矩阵， 为观测数据 d和正演 理论值 的残差 向量，A m 为初始模型 J ， l 的修改向 量 。 反演时将探测区域模型剖分成三维网格，反演 要求参数就是各网格单元 内的电导率 o - 值【 8 叫引 ，三 维反演的观测数据则是测量的单极 一单极数据或单 极 一 偶极数据 。由于反演参数太多，传统的阻尼最 小二乘反演往往产生复杂的模型，它是数据本身所 不可分辨的构造信息，给最终解释工作带来困难。 Y S a s a k i [ 1 2 1 在最d -乘准则中加入光滑约束，反演 求得光滑模型，提高了解的稳定性。其求解模型修 改量 的算法为 GT G C c AmG A d 2 式中 为模型光滑矩阵。 通过求解 J a c o b i 矩阵及大型矩阵逆的计算 ，来 求取各三维网格的电性数据 。 并行 电法采集的数据为电场空间特征值，即获 得不同电极供电电流大小，以及零次场、一次场 电 位测试值，利用三维反演软件可计算探测空间的立 体电阻率。由于并行电法数据采集时保持电位测量 的同步性，避免了不同时间测量数据 的干扰问题 。 1 8 7 2 岩石力学与工程学报 2 0 0 9 焦 三维反演中能够得到更小的计算误差，从而给出可 靠的反演结果。 2 ． 3 岩层 电阻率解释 岩 体的结构特征是影响 电阻率 的主要 因素之 一 ，两者有着显著的相关性【1 l 。通常不同岩性电阻 率值有一定差别，同一岩层 ，由于其结构特征发生 变化，使得电阻率值也会发生改变。对于煤层顶底 板岩层来说 ， 从电性上分析煤层 电阻率值相对较高， 砂岩次之，黏土岩类最低 。由于煤系地层 的沉积序 列比较清晰，在原生地层状态下，其导 电性特征在 纵向上变化规律较为固定，而在横 向上相对 比较均 一 。当岩层发生变形与破坏时，如果岩层不含水， 则其导电性变差，局部电阻率值增高；如果岩层含 水，其导电性好 ，相当于存在局部低 电阻体。采动 过程中岩层电性在纵 向和横 向上的变化规律，代表 了其破坏和裂隙发育特征 。因此，通过测取顶板不 同深度岩层 电阻率变化来分 析覆岩变 形与破坏规 律，这是立体电法测试覆岩破坏特征的地质基础 。 由于钻孔电极与围岩耦合为一体，且可以深入至采 煤工作面塌陷区域内部，其检测结果具有绝对的可 靠性 。导水裂隙带发育仅为一定高度 以下岩层 电阻 率所发生的变化 ，每次测试时以前一次岩层 电阻率 分布作为背景值 ，通过动态测试可 以从时空规律上 直观分析岩层的变形与破坏过程。在整个剖面中电 阻率的突然降低 ，还可分析顶底板岩层中水害发生 的可能性 。 3 现场工作方法 立体电法探测是通过在煤层顶底板中分别施工 不 同数量 的电极装置孔 ，并在巷道中布置一定数量 测量电极，因此孔 一孔电极和巷道电极之问可形成 立体测试空问。针对 l 1 l 5 1 工作面现场实际条件 ， 选择风巷作为实施地点，在巷道较为平整且无构造 段布置顶底板测试钻孔，设计跨孔并行 电法测试系 统。为方便表达 ，可直接对比项底板钻孔之间形成 的垂向剖面，进行岩层变形与破坏特征分析。 3 ． 1 测试钻孔布置 现场斜向工作面并向着切眼方向施工两个倾斜 钻孔 ，其 中顶板钻孔仰角角度为 4 0 。 ，底板钻孔俯 角角度为 2 1 。 。2个钻孔与巷道走向线之问均保持 l 0 。 左右夹角， 且偏向工作面内部， 即两孔问剖面处 于同一垂面上。结合矿区实际情况，l 1 2煤直接 顶为厚层砂岩，厚达 2 5 m 左右；再向上 5 0 m段至 1 3煤 ，砂岩层 占6 0 ％。因此，该工作面顶板类型属 坚硬型 ，裂高及离层发育高度较大 ，考虑到裂隙带 和上部离层发育情况 ，钻孔控制垂直高度达 8 0 n l ， 超过预计 的破坏 高度值 ，水平 方 向控 制距 离大于 8 0 r n ，以观测裂隙带连续变化 。图 l为风巷施工 的 l 和 3 钻孔布置示意图。 尸1 一 电极 图 1 顶板覆岩变形与破坏钻孔 并行 电法测试布鹭 图 F i g ． 1 La y o u t o f t h e p a r a l l e l e l e c t r i c a l me t h o d d e t e c t i o n f 0 r o v e r b u r d e n d e f o r ma t i o n a n d f a i l u r e 测试孔孔径要求不小于 1 1 0 I I I l T I ，现场通过 4 0 mm P VC管将 电极 电缆置入钻孔中。本次共在 l 钻 孔中布置 4 8个 电极 ，3 钻孔布置 l 6个电极，共计 6 4个 电极 。为保证探测 精度 ，孔 中电极距设计为 1 ～3 m，形成探测区域剖面。同时在风巷中按 3 m 间距布置 1 6个电极 ，形成立体探测 空间。电极安 装结束后即采用水泥浆封钻孔，保证电极与钻孔岩 层之 间的完全耦合，可以有效地收集岩层变形与破 坏过程中的地电场变化特征。 3 ． 2 并行电法数据采集 电法测试仪器采用 自行研制的 WB Dl型矿 井并行电法仪和孔中电极相配合进行数据采集。该 仪器 6 4个通道，采用并行数据采集技术。为保证后 续数据采集 ，避免工作面采动对 电缆的破坏，可将 电缆保护处理后沿底板开挖 0 ． 5 m 深 的导槽引出 1 0 0 m，使得工作面推过孔 口时仍能采集 电场数据。 现场采用 A M法进行数据采集， 无穷远 B放置 在巷道后方 5 0 0 m处 ， 公共地比较电极 N放置在测 站附近。数据采集时供 电恒流时间一般 0 ． 5 ～1 ． 0 s ， 采样 间隔为 5 0 ms 。根据顶底板钻孔及巷道 中电极 第2 8 卷 第9 期 张平松， 等． 采煤面覆岩变形与 破坏立体电 法动鸯 组合分多站完成 电场测试 ，测取 的一次场 电位在 6 0 ～1 0 0 0 mV，供电电流为 1 0 9 0 mA。其 中裂隙 发育过程 中供 电电流及电位测试值会发生不 同程度 的变化。 3 ． 3 探测工程量 结合工作面推进速度 ，通常必须先期获得岩层 背景电阻率分布结果。本次钻孔电极安装时工作面 切眼距离孔 口2 0 0 m。为保证获得煤层采动全过程 数据，现场采用跟班作业方式 ，每天获得一组测试 数据 。自2 0 0 8 年 4月 2 1日开始进行全面观测 ，此 时工作面切眼位于 1 2 6 0 m处，距离监测钻孔孔口 约 1 2 0 m，测试为背景场值。由于工作面回采进度 较快 ，后续加大数据采集密度 ，2 0 0 8年 5月 2 3日 工作面推过孔口 5 0 m，现场数据采集结束，共获得 ； ， 了 2 8组测试数据 。 4 破坏规律观测与分析 4 ． 1 岩层背景电阻率分布 数据采集获得的是 A M 法并行数据体，通过 自 编软件进行数据格式解编可获得二极、三极、广义 三极等装置数据，在对测试值做适当处理后可进行 电阻率成图。同时，以巷道探测剖面为基础建立空 间坐标系，形成立体空间区域并进行网格单元划分， 利用各点电极所采集的发射 电流和测量 电位，进行 空间电阻率三维反演，可进一步获得测试区域立体 电阻率分布结果图。根据钻孔剖面位置切取其 电阻 率剖面，以便进行顶板岩层 电阻率的时空对比与特 征分析。 图 2为立体反演后所获得的 1 ～3 钻孔跨孔间 岩层背景电阻率剖面 ，此时工作面距离钻f L f L 口 1 2 0 m。为便于分析采动效应 ，图中将工作面推进 用风巷位置加以标示，但风巷与该探测剖面之间具 有 l 0 。 夹角。可 以看出，其时电阻率值相对较低 ， 在 5 0 Q m 以下 ，主要是煤系地层及水的影响，其 整体电阻率值较低 ，且具有成层状，因此可作为测 试背景值 ，方便与后续测试结果对比。 4 ． 2 岩层超前应力显现特征 采矿活动过程中，受采动影响所致，其工作面 应力具有超前性。当岩层受力状态发生改变 时，其 内部结构发生一定程度形变导致其电性特征改变， 使得 电阻率值 明显增加 。图 3为工作面距离孔 口 5 7 m 时的测试剖面，此时在距离孑 L 口平距 1 9 m处， 垂高 1 3 m出现高阻异常，局部电阻率达到 3 0 0 Q． m ■■■■匿圈■豳豳一 2 1 2 3 0 7 0 1 】 O 1 5 O 4 0 0 电阻率／ f 2 m 图2 岩层背景电阻率分布 Di s t r i b u t i n g r e s u l t s o f b a c k g r o u n d r e s i s t i v i t y i n r o c k ■■圈圈■匿毽●● 2 1 2 3 O 7 O l 1 O 1 5 O 4 0 0 电阻 率／ n m 图 3 岩层超前应力显现 电阻率分布 F i g ． 3 Di s t r i b u t i n g r e s u l t o f r e s i s t i v i ty i n r o c k a ffe c t e d b y o v e r t a k i n g s t r e s s 以上 ，其值高出背景 电阻率 5 倍 以上，分析为超前 应力作用的结果 。通过综合背景条件下，不同时期 岩层 电阻率值增大结果分析 ，认为其超前距离为 3 0 40m 。 4 ． 3岩层采动与采后破坏特征 该工作面煤层采高 3 ． 2 m，平均采速 6 ． 5 m ／ d 。 通过连续对 比 1 ～3 钻孔探测区域 内的电阻率值变 化可分析覆岩采动和采后破坏规律特征。受文章篇 幅限制 ，这里仅举几个岩层变化例子加 以说明。 图4为2 0 0 8 年 5 月 2日观测到的探测区域顶板变形 电阻率分布图，可以看出，剖面中工作面后方垂高 0 ～4 0 m范围内电阻率值变化较大，局部为 3 0 0 Q． m 以上，是背景值 5倍以上。其高端为砂泥岩分层位 1 8 7 4 岩石力学与工程学报 2 0 0 9 笠 8 O 6 0 4 0 2 O 0 6 2 0 5 O 9 0 1 3 O 2 5 0 ■■■■燃耀■一 2 1 2 3 O 7 O 1 1 O 1 5 O 4 0 0 电阻率／ n i n 图4 顶板变形电阻率分布图 F i g ． 4 Di s t r i b u t i n g r e s u l t s o f r e s i s t i v i t y o f d e f o r ma t i o n 置，这种 电阻率值突变位置分析为层间离层段发育 所致。图 5 ， 6分别为 2 0 0 8 年 5月 7 和 1 0日探测结 果剖面，与前述剖面对 比发现，电阻率突变的离层 位置沿着工作面推进不断向前推移，但其高度基本 保持在 4 5 m 左右。且垂 向裂隙发育导致 的电阻率 值条块状特征明显，对应为岩层在离层发育后其垂 向裂隙不断发育导致岩层破坏塌陷，从而形成冒落 及导水裂隙带等分带特征 。其中 5月 7日探测结果 显示相对稳定高阻区域 见图 5中虚线 ，电阻率值 为 4 0 0 Q m 左右，垂向分布特征 明显 ，其高度约 至工作面顶板上方 4 6 I T I ；5月 1 0日，工作面 已推 过监测钻孔孔 口 7 m，探测区域中距孔 口较远端 的 高阻区域 已发展稳定 见图 6中虚线 ，局部高阻电 8 0 6 0 4 0 2 0 O 6 2 0 5 0 9 O 1 3 0 2 5 0 ●●■翻豳豳豳豳■_ 2 1 2 3 O 7 0 l 1 0 l 5 0 4 0 0 电阻率， Q m 8 0 6 0 4 0 2 0 0 6 2 0 5 0 9 0 1 3 0 2 5 0 ■■髓啊■豳隧翻豳翻■ 2 l 2 3 O 7 0 1 1 O 1 5 0 4 0 0 电阻率／ n m 图 6 破坏带电阻率分布图 F i g ． 6 Di s t r i b u t i n g r e s u l t o f r e s i s t i v i t y o f d i ff e r e n t c o l l a p s i n g b e l t s 阻率值垂高有所下降，总的高阻区域值在 4 0 0 Q． 1T I 左右 ，基本稳定在顶板上方 4 5 m 处；其下部较大 电阻率值分布在 5 0 0 Q． m 以上，基本稳定在垂高 1 0 m左右 ；而在垂高 5 0 m 以上区间岩层电阻率值 基本无大的变化 ，主要分布在 1 0 0 Q． m 左右，为 导水裂隙带上部的弯 曲变形岩层特征。 4 ． 4 冒采特征分析 1 1 1 5 1 面风巷位置观测 1 1 2煤层开采覆岩破 坏特征明显，其整体发育特征具有动态特性。煤层 采后其上覆岩层中离层先期发育 ，离层高度逐渐向 上发展[ 1 5 1 8 ] 。在工作面 回采位置前后平距共 5 0 n l 段 内老顶砂岩垮落特 征 明显 ，其垂直 高度为 9 ～ 1 5 m，分析为冒落带特征 ；工作面回采结束后两天 距回采位置后方平距为 2 5 3 0 I T I ， 当垂 向裂隙发育 时其上覆岩层整体垮落，分析为裂隙带特征 。综合 分析判定风巷 1 3 8 0 m位置裂隙带高度为 4 5 4 6 m， 冒落带高度为 9 ～1 0 I I 1 。以煤层采高 3 ． 2 m计算， 其裂采 比为 l 4倍，冒采 比为 3倍左右 。由于 1 1 2 煤层老顶是以 2 5 m 左右坚硬的中细砂岩为主 ，其 破坏后往往整体垮落，因此裂隙带发育高度较大。 该成果与矿井 “ 三下”水文地质规程计算裂采 比 1 5 ． 6倍的结果基本一致 。 5 结论 图5 顶板破坏电阻率分布图 F i g ． 5 D i s t r i b u t i n g r e s u I t 。 f r e s i s t i v i ty。 f t 0 p r 0 c k f a i l u r e 煤层采动过程中其上覆岩层变形与破坏受到多 第 2 8卷第 9期 张平松 ，等．采煤面覆岩变形与破坏立体电法动态测试 1 8 7 5 种因素影响，其中煤层采高、采厚、采速、覆岩类 型及埋深等参数对导水裂隙带高度发育起到主导作 用。岩层破坏在立体电法剖面图中根据其电阻率值 的时空变化可以清晰分辨出结构破坏及裂隙发育， 不同时间的测试数据可连续动态分析顶底板变形与 破坏基本规律。现场探测应用表明，立体电法测试 技术对煤层采动引起的顶底板岩层破坏规律探测具 有针对性，其精度完全满足生产需求，且测试工程 施工简单，费用较低 ，因此是一种有效的井下裂高 探测技术 ，具有重要的推广应用价值。同时通过电 阻率对比，还可以对采矿诱发的顶底板水害起到监 测作用，这仍需进一步研究。需要说明的是 ，在今 后应用过程中，要做好后期测试 电缆的保护 ，力求 能够完成对老塘中岩层跨落后变形稳定的细致特征 分析，为矿井煤层采动过程所产生的有关地质现象 提供更为充分的解释和地质信息。 参考文献 R e f e r e n c e s 【 1 】 张文泉，张红目， 徐方军．大采深倾斜薄煤层底板采动破坏形态的 连续探测[ J 】 ．煤田地 质与勘探 ，2 0 0 0 ，2 8 2 3 94 2 ． Z H AN G We n q u a n Z H ANG H o n g r i ，X U F a n g j u n ． C o n t i n u o u s e x p l o r a t i o n f o r t h e mi n in g f a i l u r e for m o f t h e i n c l i n e a n d t h i n c o a l s e arn s flo o r u n d e r t h e h i g h d e p t h [ J ] ． C o a l G e o l o g y a n d E x p l o r a t i o n ，2 0 0 0 ，2 8 2 3 9 4 2 ． i n C h i n e s e [ 2 】2 刘传武，张 明，赵武升．用声波测试技术确定煤层开采后底板破 坏深度川． 煤炭科技，2 0 0 5 ， 3 45 ． L I U C h u anw u ，Z HA N G Mi n g，ZHAO W u s h e n g ． De s t r o y i n g d e p th o fc o a l s e a m flo o r s f a i l ur e b y s o und wa v e t e c h n o l o g y [ J ] ． C o a l S c i e n c e a n d T e c hno l o gy，2 0 0 5 3 4 5 ． i n C h i n e s e 【 3 】 张平松．刘盛东，吴荣新． 地震波 C T技术探测煤层上覆岩层破坏 规律[ J ] ．岩石力学与工程学报 ，2 0 0 4 。2 3 1 5 2 5 1 02 5 1 3 ． Z H A NG P i n g s o n g ，L I U S h e n g d o n g ，WU R o n g x i n ． O b s e r v a t i o n o f o 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U S h e n g d o n g． ZHANG P i n g s o n g． T h e s i g n a l a c q u i s i ti o n me tho d o f e l e c t r o d e p o t e n t i a l d i ff e r e n c e i n t h e d i s t r i b u t e d p a ral l e l in g i n t e l l e c t i v e w a y [ P 】 ． C h i n a P a t e n t o f I n v e n ti o n z 1 2 0 0 4 1 0 0 1 4 0 2 0 ． 0 ， 2 0 0 6 ． 7 ． 2 6 ． in C h i n e se 【 7 】 吴荣新，方良成． 采用网络并行电法仪探测采煤工作面无煤