基于高密度電法的煤礦多層采空區(qū)數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著煤礦開采量的增加，開采規(guī)模的擴大，煤礦采空成為主要的地質災害之一。由于地下采煤的深入，開采程度的差異，以及小窯私采亂采，會形成不同時期，不同規(guī)模的采空區(qū)，采空塌陷區(qū)，還會出現(xiàn)采空積水和多層采空的問題，嚴重威脅著礦山生產安全和地面穩(wěn)定性。因為多層采空區(qū)的相互干擾和耦合，地下電性分布特征更加復雜多變，使得地面物探工作的探測精度受到了極大的限制，也為解譯工作增加了難度。
　　高密度電阻率法，是在常規(guī)電阻率法的基礎上，通過一次布設多根

2、電極，實現(xiàn)多次測量，完成在二維剖面上的勘探，從而獲取地下在水平方向和不同深度的電性特征變化，可以形象直觀地反映斷面異常體的形態(tài)、產狀等，具有工作效率高、勞動強度低、探測精度較高等優(yōu)點。
　　本文運用基于有限差分法的二維高密度電法正演和基于最小二乘法的二維高密度電法反演軟件，首先對單層采空區(qū)進行模擬，得出不同電阻率值下的采空區(qū)在地下的有效探測埋深范圍；然后對雙層采空區(qū)進行模擬，分別建立兩層高阻、兩層低阻、上高下低、上低下高四組模型，

3、得出高密度電法能夠識別出的有效間距下限，最終得到以下結論：（1）高密度電法在理論探測深度內可以有效分辨高阻和低阻異常體，而且異常體與圍巖電阻率值差距越大，探測效果越明顯；（2）對兩層高阻、上高下低、上低下高三種異常體模型，溫納四極測深可以通過反演有效分辨出兩層異常，而對于雙層低阻的異常體，不能有效分辨出下層異常；（3）對兩層都是高阻的異常體，間距小于20m，兩層界限模糊，隨著兩層間距遞減，只能分辨出一層異常，間距大于20m，可以有效分辨

4、出兩層異常，隨著間距增大，分辨效果越來越明顯，但是不能準確判斷出下層高阻異常的確切深度；（4）對于雙層低阻的異常體，不管間距多大，只能分辨出一層異常，隨著兩層間距的增大，下層低阻異常在反演結果中也沒有反映；（5）對于上高下低和上低下高兩組雙層異常體，可以通過反演有效分辨出兩層異常，隨著間距遞增，兩層異常之間的相互影響減弱，異常邊界更加明顯。
　　通過對山西某礦區(qū)進行高密度電法探測礦井水的工程反演試驗，驗證了上述高密度電法在雙層采空