煤田地质与勘探

作者：高卫富, 邹旭, 牛超, 肖乐乐, 訾建潇,

关键词：底板破坏, 岩样加载实验, 三维直流电法, 地电模型, 底板异常响应, 华北型煤田,

目的近年来，华北型煤田底板突水事故频发，为了有效预防底板突水事故的发生，采场底板突水异常响应特征成为防治水研究的重点。方法基于矿山压力理论建立采场底板应力模型，分析采场底板应力分布及破坏特征，根据底板破坏特征将工作面底板分为压缩区 、膨胀区、恢复区。采用岩样应力−电阻率测试法，测试岩样加压、破坏、恢复等状态下电阻率变化规律，模拟底板压缩区、膨胀区和恢复区岩层电阻率变化，确定工作面底板三区的电阻率取值，结合现场岩层电阻率变化，建立不同采动阶段底板电阻率时空演化的三维动态地电模型。利用三维直流电法正反演程序，对已建立的底板地电模型进行正反演计算，绘制底板异常响应三维电性图，研究工作面底板异常响应，总结工作面推进过程中底板异常响应特征。结果当工作面推进20 m时，异常地电模型出现应力异常区和低阻异常区，应力异常区出现在工作面回采位置前方，主要影响浅部地层，随着地层深度增加，应力异常区消失。低阻异常区影响深部地层，对浅部地层无影响；当工作面推进30 m时，应力异常区随着推采位置向前移动；低阻异常区与应力异常区相连，低阻区范围不断增大，视电阻率值不断减小，出现明显低阻异常响应，工作面底板发生突水可能性增大；当工作面推进50 m时，工作面出现两处低阻异常区，其中一处为应力异常区，该异常区随着推进位置向前移动；低阻异常区位于采空区，范围大，视电阻率值极低，与围岩差异明显，工作面底板极有可能发生突水。结论工作面推进过程中出现“应力异常响应”和“低阻异常响应”特征，其中，“应力异常响应”影响范围小，随着工作面推进不断向前移动；“低阻异常响应”影响范围大，视电阻率值与围岩电阻率差异大，随着工作面推进低阻区不断扩大。矿井水防治者应当及时采取防治水措施，防止工作面底板发生突水。

来源：2025年第9期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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