三维高密度电法在矿井水害防治中的应用

ＳｅｒｉａｌＮｏ．６２０Ｄｅｃｅｍｂｅｒ．２０２０现　代　矿　业ＭＯＤＥＲＮＭＩＮＩＮＧ总第６２０期２０２０年１２月第１２期 国家自然科学基金项目（编号：４１５７２２４４）。

宋　伟（１９８６—），男，硕士研究生，２６６５９０山东省青岛市经济技术开发区前湾港路５７９号。

三维高密度电法在矿井水害防治中的应用宋　伟　翟培合　徐西滨　张　钊（山东科技大学地球科学与工程学院） 摘　要　红旗煤矿位于山东省济宁市境内，属典型的华北型煤田，其开采受底板奥陶灰岩水威胁较大。

为探明３２１５工作面顶板和底板矿井水的位置和赋存形态，采用井下三维高密度数据采集系统；运用标准三维模型和圆滑约束最小二乘法进行反演计算，借用三维可视化系统成图，得到工作面顶板和底板的地层电阻率三维数据体；而后采用切片技术切割数据体，确定了矿井水的位置与赋存状态。

结合矿区地质资料得出结果，工作面顶板砂岩富水性总体不强，仅在切眼处地层３０ｍ的范围内富水性较大；工作面底板下奥灰顶部８０ｍ地层富水性较差。

故在煤矿开采过程中，需对顶板地层重点进行水文地质监测，以保障煤矿的安全开采。

关键词　三维数据体　三维可视化　最小二乘法　切片技术　矿井水害ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４ ６０８２．２０２０．１２．０６３ 随着煤炭资源进入深部开采，矿井水文地质条件愈加复杂，以华北型煤田为代表的煤矿在深部开采过程中普遍受到底板奥陶灰岩岩溶突水量大、迅速、频繁的特点严重威胁。

当煤层局部富水，由于水中导电离子存在，使得富水区域电阻率急剧减小，这就为使用电法勘探提供了物理基础［１］。

山东科技大学施龙青、翟培合等［１］结合电法勘探技术，开发了矿井三维高密度电法测量系统，实现了工作面顶底板富水性的采前三维探测，较好地探测了富水区域所在的位置及富存形态，对开采过程中的水文地质监测加以指导，保障了煤矿安全开采。

１　三维高密度电法工作原理三维高密度电法是在二维电阻率法基础上进化而来的新型阵列勘察方式，基本原理与传统电阻率法基本一样，是以异常体与围岩导电阻率差别为根本的传导式电探方式，研讨阐述在施加稳态不变电流场下的地中传导电流的散布规律［２ ３］。

随着煤矿探测技术的快速发展,三维电法超前探测技术得到了广泛应用。

三维电法超前探测技术属于一种直流电法,该技术的优点主要是能够对远距离的矿井情况进行探测,而且探测过程中几乎不会受到隧道周边环境的干扰,并能够对矿井中存在的异常体进行三维显示,因而具有较高的应用价值[1]。

1 三维电法超前探的基本原理三维电法超前探测技术是在矿井岩石电性差异的基础上,于巷道内布置供电电极,使矿井中的地下电流能够顺利通过巷道内布置的供电电极,这样便能够使整个巷道周围的岩层之间形成一个电场,且该电场是一种全空间式稳定性的电场[2]。

采用一定的技术测量该电场的变化规律,获得相应的数据信息,采用反演处理与解释对获得的数据信息进行处理,特别注意处理过程中应排除其他方向上的干扰,得到巷道掘进前方时的视电阻率,最终便能够获得该巷道内水文与地质构造等规律[3]。

通常情况下,富水性强的地层中电阻率相对较低,同时与周围岩石之间存在显著性的差异,因而能够有效确定其岩体与矿体的物性分布规律,并能够确定其地质构造的特点,进而能够为巷道的安全掘进提供依据,保障巷道掘进的安全性[4]。

2 在巷道掘进水害防治中三维电法超前探的应用2.1 工程的简要介绍该井田位于煤矿的中部位置,南北长度大约2km,东西宽度大约为15km,其面积约为180km2。

在巷道掘进过程中,井巷工程-700m处的回风大巷出现了一系列的突水迹象。

该井巷工程包括开采上组煤与开采下组煤,其中,开采上组煤主要包括了三层,分别是3#煤层顶、太原组以及底板砂岩,该三层属于直接冲水含水层;开采下组煤主要包括了两层,分别是十灰与奥灰,该二层属于直接充水含水层。

此外,该井巷工程的含煤层属于沉积岩地层,该地层横向稳定性较好,因而电阻率值也相对较为稳定,同时该地层的温度相对较高,增强了导电离子的活动性,进而会使该矿井的富水层电阻率得到降低,这样便会增加该地层与正常地层之间电阻率的差异,因此可以采用三维电法超前探测技术对该地层进行探测。

高密度电法在水文地质和工程地质中的应用分析高密度电法可从剖面或断面反演色谱图，直观、形象地反映出所探测体的电性分布形态和结构特征，因其快速、经济技术成熟，从而可灵活地在水文地质和工程地质勘察中广泛应用。

本文笔者对高密度电法在水文地质和工程地质中的应用进行了探讨，希望对相关从业人员具有借鉴意义。

标签：高密度电法水文地质工程地质应用0前言经过多年的发展，高密度电法日趋成熟和完善，拥有十分突出的技术表现和优势。

在水文和工程地质领域，高密度电法得到了越来越普遍的关注。

1高密度电法主要工作原理高密度电法是电探测法和电剖面法相结合的产物，从其基本工作原理来看，其与传统电阻率法十分相似。

其主要区别在于，高密度电法在被观测位置布置了高密度点位，它们采用了阵列勘探法，也就是说通过灵活组合和搭配电极实现全覆盖测量。

在实地测量活动中，要保证将所有电极布置在剖面测点上。

同时启动程控电极和微机工程电测仪，可以完成测量数据的搜集工作。

搜集工作对象是在同一个剖面上不同电极距和电极排列方式获取的测量数据。

同传统电阻率法相比，高密度电法主要有以下几方面突出优势：（1）具有更高的工作效率。

高密度电法电极布置是一次性完成的，这样可以节约大量工作时间，降低设备故障发生率，有效提高了地质测量效率。

（2）测量面选择十分多样化。

由于高密度电法可以采用十分灵活多变的电极排列组合方式，在不同电极排列方式下可以实现不同种类的测量方案，可以获取多方位的地电断面数据。

（3）具有较高的自动化水平。

目前，高密度电法可以实现野外作业半自动化，有效节省了人力资本，提高了工作效率。

另外，随着地球物理反演技术不断发展，高密度电法电阻率成像水平也得到了显著提升，从过去的一维发展到了三维，有效提高了解释精度。

2高密度电法应用案例分析2.1大坝渗漏点查找在实地探测过程中，该水库水位是194m，探测主要目的是查找大堤是否有渗漏点。

该水库大堤采用了C10型混凝土浇筑而成，堤坝厚度60cm。

高密度三维电法在矿井断层构造含(导)水性探测中的应用毛庆福;高学亮;刘震【摘要】利用高密度三维电法技术对3305工作面底板含水层富水性及DF53断层含(导)水性进行探测,构建电阻率三维数据体,查明工作面底板地层富水性及DF53断层的含(导)水性,指导3305工作面防治水工作,确保工作面采掘不受水害影响,从而实现矿井安全生产.【期刊名称】《煤矿现代化》【年(卷),期】2019(000)006【总页数】2页(P64-65)【关键词】含(导)水性;探测;高密度三维电法;防治水【作者】毛庆福;高学亮;刘震【作者单位】山东济矿鲁能煤电股份有限公司阳城煤矿,山东汶上 272502;山东济矿鲁能煤电股份有限公司阳城煤矿,山东汶上 272502;山东济矿鲁能煤电股份有限公司阳城煤矿,山东汶上 272502【正文语种】中文【中图分类】TD7451 概况阳城煤矿3305工作面位于三采区深部，设计开采3煤层，工作面煤层赋存标高-870m至-1050m，倾角25°～35°,平均29°，煤层平均厚度7.2m，煤层底板距三灰含水层间距54m，距奥灰含水层间距约210m；该工作面皮顺联络巷掘进期间邻近且穿过DF53断层（落差35m，倾角30°，走向62°），断层的含（导）水性不明，3305工作面掘进及回采期间受底板三灰及奥灰承压水及DF53断层水害威胁。

为保障矿井生产接续及职工生命财产安全，故利用该项技术超前探测查明3305工作面底板含水层富水性及DF53断层构造的含（导）水性，从而有针对性的制定并落实有效防治水措施，确保工作面采掘安全。

图1 3305工作面DF53断层高密度三维电法勘探区域图2 勘探范围阳城煤矿3305工作面为一长760m、宽210m的近矩形区域，面积约159600m2，设计工作面底板最大探测深度为底板下240m。

如图1所示。

3 技术原理井下高密度三维电法是利用直流电法测定工作面煤岩层电阻率，根据岩层与岩层之间、岩层与煤层之间的电阻率差异，结合岩石和煤层与矿物成分、岩性、层理、含水性、孔隙度和孔隙结构等相互关系，解释分析勘探区域岩层及断层构造的含（导）水性。

矿井高密度三维电法成像数值模拟及应用WAN Haohao;ZHU Lu;CHEN Jinhao;LI Wenxi【摘要】为了探测岩层低阻异常体,防治矿井水害,使用Visual Fortran软件编辑,建立4个相关地电模型,择取二极装置,仿造实际现场数据采集的跑极模式,对自建模型进行基于有限元理论的正演模拟研究,尤其是要辅以水层反演方式进行立体成像,多方向切片处理三维数据体,对比构建模型的差异与契合点,分析限制条件下巷道影响与全空间效应的相互叠加性.结果表明:排除异常现象得到的可视立体图像,能更好地显示陷落柱异常体的响应特征,更清晰地展现低阻未明体的分布范围,可为井下电法勘探数据解释的准确性,提供可靠的理论依据.%To detect low resistivity abnormal bodies in rock strata and prevent mine water hazards, four relevant geoelectric models are established by using Visual Fortran software. Dipole devices are selected to imitate the pole-running mode of actual field data acquisition. Forward modeling based on finite element theory is carried out for the self-modeling model, especially with the aid of water layer inversion. Stereo imaging and multi-directional slicing are used to process three-dimensional data volume. The differences and coincidence points of the model are compared. The overlap between the effect of roadway and the effect of whole space under the restrictive conditions is analyzed. The results show that the visual stereo image obtained by eliminating abnormal phenomena can better display the response characteristics of the abnormal body of collapse column and be clearer. It can provide reliable theoretical basis for the accuracy of datainterpretation of underground electrical prospecting by clearly displaying the distribution range of low resistivity undetermined bodies.【期刊名称】《煤矿安全》【年(卷),期】2019(050)006【总页数】5页(P230-234)【关键词】地电模型;相互叠加;Visual Fortran;有限元理论;水层反演【作者】WAN Haohao;ZHU Lu;CHEN Jinhao;LI Wenxi【作者单位】College of Earth Sciences & Engineering, Shandong University of Science and Technology, Qingdao 266590, China;College of Earth Sciences & Engineering, Shandong University of Science and Technology, Qingdao 266590, China;College of Earth Sciences & Engineering, Shandong University of Science and Technology, Qingdao 266590, China;College of Earth Sciences & Engineering, Shandong University of Science and Technology, Qingdao 266590, China【正文语种】中文【中图分类】TD745+.21直流高密度电阻率法在矿井中的应用已渐为成熟[1-2]，但随着煤矿开采深度的逐渐增加，地质条件变得尤为复杂，其中岩体突水已成为危害矿井安全的重大灾害之一，为确保井下开采工作的安全高效进行，科研工作者进行了深入研究。

三维电法在矿井防治水害中的应用梁德贤;翟培合;王莹【摘要】高密度电阻率法是近期发展起来的一种电法勘探方法,而三维高密度电法勘探是在其基础上发展起来的.本文简要介绍了三维高密度电法勘探的原理,对三维高密度电法的工作方法做了详细介绍,即它的数据采集、数据处理、资料解释,而且重点介绍了三维高密度电法的数据反演方法,得到了电阻率的三维数据体.结合实例,运用切片技术,将得到的三维数据体进行横向、纵向任意切片.揭示了该技术具有采集数据量大、能够进行切片处理、直观立体地展示富水区域等优点,从而更好地为矿井水灾害防治服务.该技术尚处于初步发展阶段,仍需投入大量研究.【期刊名称】《工程地球物理学报》【年(卷),期】2012(009)004【总页数】5页(P385-389)【关键词】三维高密度电法;反演;三维数据体;切片技术;矿井水害【作者】梁德贤;翟培合;王莹【作者单位】山东科技大学地质科学与工程学院,山东青岛266590;山东科技大学地质科学与工程学院,山东青岛266590;山东科技大学地质科学与工程学院,山东青岛266590【正文语种】中文【中图分类】P6311 引言高密度电阻率法是20世纪80年代发展起来的一种新型阵列勘探方法，基于静电场理论，以探测目标体的电性差异为前提进行的。

该方法采集数据量大，可进行层析成像计算，成图直观，可视性强，装置种类多，仪器轻便。

高密度电阻率法原理上属于电阻率法的范畴，既能提供地下地质体某一深度沿水平方向岩性的变化，也能反映铅垂方向岩性变化，一次可完成纵、横二维的探测过程，在不同领域受到广泛的应用。

三维高密度电法勘探是在二维电法勘探[1～5]的基础上发展起来的，采集数据量大，数据体信息丰富，可运用切片技术进行高精度的数据解释，有二维电法勘探所不能比拟的优点。

本文利用井下高密度三维电法技术，对河南煤化集团焦煤公司古汉山煤矿15051、15071工作面底板地层富水性进行了探测，精确圈定出低阻异常范围，并结合有关地质资料成功解释出了底板含水层L8、L2及奥灰的富水性，查明了工作面内的导水断层、陷落柱等不良地质构造，为煤矿15051、15071工作面下一步的防治水害工作奠定了基础。

三维高密度电法技术在岩层富水性探测中的应用施龙青,翟培合,魏久传,朱　鲁,韩　进,尹会永(山东科技大学地质科学与工程学院,山东青岛266510)摘　要:针对目前采用二维高密度探测矿井底板水只能获得巷道底板的富水性特征而不能获得工作面内部的底板富水性情况的现状,通过改造测线的布置方法,改进仪器设备,开发数据采集与处理软件,提出了三维高密度电法探测技术,实现了对工作面底板富水性采前三维数据体的采集,并以slice2dicer为平台实现了采场底板含水性三维电阻率成像,可方便地进行水平及垂直切片,将工作面底板富水状态直观地表现出来,结合实例应用说明该技术的实用性和有效性。

关键词:底板富水性;三维高密度电法技术;三维成像;切片技术中图分类号:P631.322 文献标志码:A 文章编号:167223767(2008)0620001204Application of3D High Density Electrical T echnique inDetecting the W ater E nrichment of StrataSHI Long2qing,ZHA I Pei2he,WEI Jiu2chuan,ZHU L u,HAN Jin,YIN Hui2yong(College of Geological Science and Eng.,SUST,Qingdao,Shandong266510,China)Abstract:Aiming at the situation that with2D high density electrical technique,only the water enrichment in floor of roadways can be detected,but the conditions in floor of working face cannot be obtained.The3D high density elec2 trical technique is put forward by changing the layout of lines,improving the instruments and equipment,developing the software for data acquisition and processing,realizing the acquisition of3D data body of water enrichment in floor of working face before mining and the3D resistivity imaging of the water enrichment in floor of working face by using slicer2dicer software as the platform to show the water enrichment in floor of working face audio2visually through easily horizontal and vertical slicing.The practicality and validity of this technique are exemplified.K ey w ords:floor water enrichment;3D high density electrical technique;3D imaging;slicing technique 无论是三极电法探测技术,还是偶极电法探测技术,所采集到数据都是二维的,即一条探测线只能得到一条垂直于探测线的剖面,这对水文地质条件的勘查是非常有限的。

三维高密度电法的简单介绍什么是三维高密度电法？三维高密度电法（3D HDEM）是一种地球物理勘探技术，通过测量地下电阻率来确定地下的物性结构。

与传统电法相比，3D HDEM具有更高的空间分辨率和更强的深部探测能力，能够探测到深达数千米的地下构造。

原理及方法3D HDEM的原理是测量地下的电阻率分布来确定地下物性结构。

在勘探区域内铺设一定数目的电极，并通过交替施加电源电压和测量电阻来获得地下电阻率数据。

通过多组电极测量，可以构建出区域内的三维电阻率分布模型。

在3D HDEM勘探中，一般采用电极排列方式，可以分为正方体、十字形、三角形等各种方式。

在测量时，一组电极作为电源，另一组电极作为接收器，记录电压和电流的变化。

依据欧姆定律和电势分布规律求解各个节点的电阻率。

应用及优势三维高密度电法广泛用于矿产勘探、地质调查、灾害评估、环境监测等领域，尤其在复杂地质构造区域的勘探中具有独特优势。

例如在煤层气勘探中，3D HDEM可以高精度、高效地定位煤层气藏体积，并有效预测附近地质环境。

与传统二维电法相比，3D HDEM有以下优势：•空间分辨率更高，可以获得更精细的地下结构信息；•深部探测能力更强，能够探测到更深的地层；•可以生成真实三维模型，更直观、全面地反映地下情况；•可以测量大范围区域，覆盖面积更广。

总结三维高密度电法作为地球物理勘探技术的一种，具有高空间、深度探测能力的特点，能够为勘探、调查和监测等领域提供更加详尽和全面的地下信息。

作为地质探测技术的一种，它发挥着重要作用，而随着科技的不断发展，它的应用范围和优势还在不断扩展和提升，为各行各业的人们提供无穷的帮助。

高密度电法在张家口煤矿采空区勘查中的应用高密度电法是一种地球物理勘查方法，适用于井下矿山的采空区勘查。

本文将介绍高密度电法在张家口煤矿采空区勘查中的应用。

高密度电法是一种基于电流流动原理的勘探方法。

通过在地下埋设电极，将电流注入地下，通过测量电压差来推断地下的物质性质和分布。

在采空区勘查中，高密度电法可以用来探测采空区下的煤层结构和水文地质条件，及时发现采空区的边界和煤层坍塌的危险。

在张家口煤矿采空区的应用中，首先需要确定勘查区域的范围和特点。

然后在地下选取合适的电极布设位置，以保证采集到准确、高分辨率的数据。

在布设电极之后，需要进行电流注入和电压测量的过程。

电流注入是通过电极间施加电压来实现的，电流注入的强度需要根据勘查深度和地下条件来选择。

电压测量是通过另外一对电极测量两个地点之间的电势差。

这些电压数据会被记录下来，进一步处理和分析。

以张家口一个煤矿采空区为例，使用高密度电法勘查可以得到以下几个方面的信息：1. 采空区边界探测：高密度电法可以通过测量电压差推断地下的物质分布情况。

在采空区周边，由于煤层的坍塌和采空导致的水文地质条件变化，电阻率会发生变化。

通过分析电阻率变化的规律，可以识别并确定采空区的边界位置。

2. 采空区煤层结构分析：采空区下的煤层结构会受到坍塌和水文条件变化的影响。

高密度电法可以估计采空区下煤层的分布和厚度。

通过分析电阻率异常，可以推测煤层的存在和性质。

3. 采空区水文地质条件：采空区的水文地质条件对煤矿的安全生产和环境保护至关重要。

高密度电法可以通过测量电阻率变化来推断地下水的运动情况和含水层的分布。

这些信息对采空区的排水和防治水灾有重要意义。

在实际应用中，高密度电法通常需要与其他地球物理勘查方法进行综合分析。

与地震勘探相结合可以增加采空区结构和性质的精度。

与大地电磁法结合可以提供更准确的地下水文地质信息。

高密度电法在张家口煤矿采空区勘查中的应用具有重要意义。

它可以提供采空区边界、煤层结构和水文地质条件等关键信息，对煤矿的安全生产和环境保护具有指导作用。

高密度电法技术在煤矿水患探测中的应用齐宪秀;张义平;杨玉蕊;詹振锵【摘要】介绍了高密度电阻率法的原理,并利用高密度电阻率法对某煤矿的8012工作面进行水文地质探测.推测待开采区隐伏节理裂隙、隐伏岩溶及地下水异常的分布特征.说明高密度电法在探测煤矿水文地质方面是可行、有效的.为矿区预防水灾、安全生产提供参考依据.%The high-density resistivity method of principle, and the use of high-density resistivity method 8012 of a coal face for hydro geological exploration are introduced. Speculated to be buried mining area, buried Karst and groundwater characteristics of the distribution of abnormalities, indicating the high-density electrical aspects of hydrogeology in the detection of mines is feasible and effective. For the mine to prevent flooding, the basis for safety is provided.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2012(012)026【总页数】4页(P6759-6762)【关键词】高密度电法;视电阻率;水患;断面图【作者】齐宪秀;张义平;杨玉蕊;詹振锵【作者单位】贵州大学矿业学院,贵阳550003;贵州非金属矿产资源综合利用重点实验室,贵阳550003【正文语种】中文【中图分类】P641.71近年来，矿区井下突水事故时有发生，给企业造成重大的人员伤亡和经济损失，随着开采水平的延伸和开采范围的扩大，水文条件更为复杂，受水害威胁的程度也就更为严重。

三维高密度电法简介三维高密度电法（Three-dimensional High-density Electrical Resistivity Tomography，简称3D-HERT）是一种用于地下介质结构探测与成像的非侵入性地球物理勘探方法。

该方法通过测量地下电阻率分布，以反演地下介质的空间分布特征，从而实现对地下构造的探测和成像。

原理三维高密度电法基于电阻率分布与地下介质的关系，利用电流与电势之间的关系来推断地下结构。

在3D-HERT中，通过在地表上放置一系列电极，并通入一定强度的直流电流，然后测量各个位置上的电势差。

根据欧姆定律，可以计算出不同位置上的电阻率。

由于地下介质具有复杂的结构和非均匀性，为了获得更准确的成像结果，需要采集大量数据点。

在3D-HERT中，需要使用大量的电极，并进行多次测量以覆盖整个勘探区域。

为了提高数据采集效率和保证数据质量，还需要使用先进的仪器设备和数据处理算法。

测量方法三维高密度电法的测量方法主要包括以下几个步骤：1.布置电极：根据勘探区域的大小和形状，选择合适的电极布置方案。

通常情况下，采用正交网格或非正交网格的方式布置电极。

2.通入电流：通过电源将一定强度的直流电流通入地下。

为了保证测量结果的准确性，需要控制电流的稳定性和均匀性。

3.测量电势差：使用多个接收电极测量不同位置上的电势差。

为了获得更多的信息，可以采用不同的测量配置和多次测量。

4.数据处理与反演：将测得的电势差数据与已知的电流注入模式进行配准和校正，然后利用数学模型和反演算法进行数据处理和成像。

应用领域三维高密度电法在地质勘探、环境监测、水文地质研究等领域具有广泛应用。

以下是该技术在各个领域中的应用示例：1.地质勘探：通过对矿产资源区域进行三维高密度电法勘探，可以帮助找到潜在的矿床位置和规模，提高勘探效率。

2.环境监测：三维高密度电法可以用于地下水和土壤污染物的检测与监测，帮助评估环境风险和制定治理方案。

高密度电法在张家口煤矿采空区勘查中的应用一、高密度电法原理高密度电法是一种地球物理勘查方法，通过测量地下电阻率的变化来推断地下的岩层结构、水文地质条件等。

在高密度电法中，电流通常是通过两个电极引入地下的，而测量的是电压差。

通过这种方式可以获得地下的电阻率信息，从而建立地下的电阻率模型。

根据地下电阻率的差异，可以推断出地下岩层、水体等的分布情况。

二、高密度电法在煤矿采空区勘查中的应用1. 识别采空区的边界在煤矿采空区勘查中，首先需要识别采空区的边界位置，以便进行后续的勘查工作。

高密度电法可以通过测量地下电阻率的变化来确定采空区与周围岩层的界限，从而为后续的勘查工作提供准确的区域范围。

2. 探测地下水体煤矿采空区通常会受到地下水的影响，地下水的存在不仅会加剧地表沉陷，还会给采矿安全带来隐患。

高密度电法可以通过测量地下电阻率的变化来推断地下水体的分布情况，从而为地下水的治理提供重要的参考信息。

3. 识别地下岩层采矿活动会改变地下岩层的结构，造成采空区周围岩层的变化。

高密度电法可以通过测量地下电阻率的变化来识别地下岩层的分布情况，从而为采空区的稳定性评估提供基础数据。

4. 评估采空区稳定性通过使用高密度电法识别采空区的边界、地下水体、地下岩层等信息，科研人员可以对采空区的稳定性进行评估。

这些信息可以帮助煤矿管理者及时采取有效的措施，保障煤矿的安全生产。

三、高密度电法在张家口煤矿采空区勘查中的应用案例张家口地处河北省北部，是一个煤炭资源丰富的地区。

在煤矿开采过程中，留下了大量的采空区，对周围环境和煤矿安全带来了严重威胁。

为了有效的对这些采空区进行勘查，科研人员采用了高密度电法。

在某煤矿的采空区勘查中，科研人员使用高密度电法对采空区进行了勘查。

通过测量地下电阻率的变化，识别了采空区的边界，确定了地下水体的分布情况，并对采空区周围的地下岩层进行了识别。

最终，科研人员成功评估了采空区的稳定性，并提出了相应的治理建议。

高密度电法在矿山地质灾害勘察中的应用分析发布时间：2022-01-18T07:54:26.781Z 来源：《工程建设标准化》2021年23期作者：周旺友[导读] 本文主要就是以工程勘查之中应用最为广泛的高密度电法为基础周旺友61272719910116****摘要：本文主要就是以工程勘查之中应用最为广泛的高密度电法为基础，采用的是一种特殊的接地辅助装置，这样一来就很好的克服了该方法在矿区基岩裸露地面的接地障碍，并且将其很好的应用于某矿区之内，地下采空区以及已知断层的探测任务之中。

相关的资料解译成果表明，高密度电法在此类的勘查任务之中具有比较高的有效性以及可行性。

关键词：高密度电法；矿山地质灾害勘察；应用引言我们国家拥有相当规模的大中型的矿山，因为其中的各种原因，在矿山开发的过程之中，均对区域生态环境产生了比较严重的破坏，直接性的导致各类地质灾害频繁的出现，所以对于矿山地质灾害体的调查已经是势在必行。

本文主要对高密度电法在矿山地质灾害勘察中的应用进行分析研究。

1、高密度电法的原理高密度电法属于直流电法勘探的一种，它以不同地质体的电性差异为基础，研究人工施加稳定直流电场时地下相应传导电流的分布规律，以此来探测地底构造以及地下电性分布不均匀体。

高密度电法是组合电阻率剖面和电阻率测深2种方法的观测系统，因而较其他类型的直流电法拥有施工效率高、采集数据量大、数据观测精度高的优势。

高密度电法有十几种不同的数据采集装置类型，其中三电位电极系的α、β、γ装置现今应用相对较为广泛，经研究证实，α装置在抗干扰方面较其他装置存在明显优势，故本研究采用α装置进行数据采集和分析。

2、接地有效性实验矿山采矿作业使得采场地形地貌十分复杂且人为干扰较多，主要存在以下几点:地形开阔度低、地表基岩裸露、矿区工程车辆及生产爆破作业带来的震动干扰、矿区内电缆及通信线等带来的电磁干扰。

以上几方面都给地球物理方法野外作业带来了不小的阻碍，严重影响了物探手段在需解决矿区勘察的适用性。

新汶矿业集团龙固煤矿井下高密度三维电法勘探及超前勘探报告受新汶矿业集团龙固煤矿的委托，山东科技大学在该矿的北区辅助运输大巷1和辅助运输大巷2进行了井下高密度三维电法勘探及其超前探测。

井下数据采集工作于2007年9月7日完成，2007年9月11日前进行了数据处理，之后进行了资料解释及报告编制工作，并提交该成果。

一、勘探范围井下三维勘探范围为辅1、辅2已掘大巷之间的区域，基本为一280m×40m的近矩形区域，面积约11200m2。

井下超前探测在辅2已掘大巷中进行。

二、目的与任务井下三维电法勘探任务：利用井下高密度三维电法技术，对龙固煤矿辅1、辅2已掘大巷之间底板地层的富水性进行探测，构建底板地层电阻率三维数据体，圈定该范围内底板地层的富水区域，分析FL8断层的富水性及其向下延伸情况，指导龙固煤矿防治水工作。

超前探测任务：应用山东科技大学自主研发的井下电法超前探测技术，对龙固煤矿井下辅2两条运输大巷进行超前探测，要求探测长度不小于100米，查明巷道掘进前方地层的富水性，指导巷道的掘进工作。

三、勘探原理1、 含煤地层的主要电性特征岩层与岩层之间，岩层与煤层之间的电阻率差异是在煤矿井下巷道中开展直流电法勘探的物理前提。

了解岩石和煤的电阻率及其影响因素，对于合理布置矿井电法勘探工作、正确解释实测电阻率法资料具有重要意义。

（1）岩石的电阻率由均匀材料制成的具有一定横截面积的导体，其电阻R 与长度L 成正比，与横截面积S 成反比，即SL R ρ= 式中，ρ为比例系数，称为物体的电阻率。

电阻率仅与导体材料的性质有关，它是衡量物质导电能力的物理量。

不同岩石的电阻率变化范围很大，常温下可从10-8Ω·m 变化到1015Ω·m ，与岩石的导电方式不同有关。

岩石的导电方式大致可分为以下四种： ①石墨、无烟煤及大多数金属硫化物主要依靠所含的数量众多的自由电子来传导电流，这种传导电流的方式称为电子导电。