摘要
贵州属于典型喀斯特地区—岩溶、断层、破碎带等复杂地质分布广泛，煤矿水害事故频发。深入研究超前探水技术精细化、定量化对煤矿掘进面安全开采与规避水害事故意义重大。论文以龙凤煤矿120905工作面为研究对象，提出瞬变电磁-钻孔雷达综合物探技术，建立围岩电性实验系统探究煤-岩-水耦合赋存下电激励响应特征，分析电性参数在外加磁场下的信号衰减规律，结合现场试验总结异常体图像特征，提出一种异常体物性差异判别依据，制定出一套精准可行的瞬变电磁-钻孔雷达超前探水体系。以期为贵州龙凤片区以及类似地质条件的矿井精细化探水工作提供指导意义。主要研究成果如下： （1）明晰工作面围岩电性响应特征。介电常数随频率增加而减小，由于持续电激励作用，介质极化作用受到束缚、活化降低，100MHz时趋于稳定且数值相差较大；电阻率随频率增加而减小，四种岩样变化曲线呈线性分布，约1-2倍幅度规律性下降，受外加信号影响导致差异性显著，以此作为介质异常区域划分区间。 （2）形成瞬变电磁-钻孔雷达综合物探体系。梳理矿区地质特征与突水危险性分析，结合工作面围岩电性响应特征，展开综合物探技术龙凤煤矿120905掘进工作面现场试验，共计解译瞬变电磁6处低阻异常区与钻孔雷达8处异常区，结合地质分析，综合判定为含水区、煤岩分层界面、破碎带、含水断层和含水裂隙；通过钻探验证发现，雷达异常构造与瞬变低阻区高度吻合，确定异常区域位置与异常地质，形成了瞬变电磁-钻孔雷达综合物探体系，表明瞬变电磁+钻孔雷达超前探水技术适用性强、精确度较高、可靠性较强。 （3）揭示煤－岩－水耦合赋存超前探水机理。基于围岩特征峰值差异性与电容-耗散系数（Cp-D）、阻抗信号衰减规律，结合现场试验120905工作面异常体图像波形，形成综合物探平面图，根据雷达频率100MHz达到探测深度与精度试验结果，进一步分析低阻异常区电性参数区间，最终得到区分掘进面前方异常信号为富水区的判别依据，揭示了煤-岩-水耦合赋存的超前探水机理。实现瞬变电磁判断含水位置与规模，钻孔雷达识别围岩介质岩性与构造的综合探测目标。
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