最新的《煤矿防治水细则》(2018年9月1日起施行)对导水通道受采动影响变化情况的监测做出了明确规定,矿井电法监测迎来了新的发展机遇。然而煤矿井下施工环境复杂、观测空间有限,矿井电法用于煤层采动破坏和水害监测时还存在如下问题有待解决:
电磁噪声干扰
进行矿井电法监测时,信号采集不可避免会受到带式输送机、采煤机等大型机电设备的干扰,基于直流信号发射和接收的矿井电法监测设备存在抗干扰能力不足的缺点。为了提高矿井电法监测的抗干扰能力,可以借鉴矿用音频电透视仪的原理,采用低频交流信号进行发射和接收。
监测电极接地电阻随时间变化
在监测过程中,由于采掘扰动和岩石破坏,即使是相同位置的电极其接地电阻也会随时间发生变化。电极接地电阻的不一致,会导致相同电极在相同地质背景下和相同供电条件下获得的数据不一致,需要在数据处理的过程中加以校正。
监测数据成像方法
目前对矿井电法监测数据一般进行二维成像解释,并且对不同时间的监测结果进行独立解释,未能突出电阻率在不同空间位置上随时间演化的特性。时移电阻率成像可以采用多种手段消除监测数据采集过程中的系统误差、压制噪声干扰带来的假异常和突出强电性不均匀背景下的微弱电阻率变化,适用于煤矿井下电法监测数据的成像解释。
电法监测结果的解释存在多解性
由于电法勘探属于体积勘探,整个监测范围内的电阻率变化都可能引起观测信号的变化,导致电法监测结果的解释存在多解性。目前对电场响应特征的研究主要集中在覆岩和底板破坏规律上,对于导水通道发育过程中的电场响应特征及干扰因素的识别涉及较少,有待进一步加强。
工作面水害预警
进行矿井电法监测的最终目的是为工作面水害预警提供技术参数,进行矿井电法监测可以获得的监测参数包括原始发射电流、接收电压、视电阻率以及反演电阻率等,要利用这些参数实现工作面水害风险评估,需要在大量模型计算和井下试验的基础上,研究电性变化与水害风险的定性关系,同时结合微震监测及其他监测手段进行综合分析,建立水害风险评估准则。