一、项目背景：

肥城煤田随着向深部开采程度的不断加大，工作面虽进行底板注浆改造，但受矿山压力的影响，底板突水仍然频繁发生。为了解放深部受高承压水威胁的资源，不仅需要加强对深部复杂水文地质条件的精细探查，而且需要加强工作面注浆效果的动态监测，由于矿井瞬变电磁和矿井地质雷达技术属于电磁探测范畴，电磁探测技术在井下复杂环境的影响下，干扰因素太多，采集信号质量差，不利于电磁探测方法在井下使用。然而，矿井直流电法技术不仅理论成熟，而且受外界干扰影响小，同时该方法对低阻异常体敏感性高，深受矿井防治者青睐，实现受水威胁煤层的安全开采。

原理或机理：

从跨孔电阻率发展现状中可以看出，跨孔电阻率CT技术在其它工程领域应用广泛，但鲜有发现其技术在工作面底板防治水方面的应用。究其原因：一是井下钻孔中的电极和电缆难以埋设；二是在监测过程中，电缆容易遭破坏，影响数据的采集。三是缺乏钻孔封孔电缆保护技术，直接影响跨孔电阻率监测底板突水的技术的发展。四是井下数据采集效率低，影响工作面的推进进度。

为了实现工作面底板电阻率精细探查技术，解决传统电极和电缆难以布设的问题，在电缆底部焊接铁球，可以使电缆准确的步入钻孔中。同时，为了使电缆的接头充分接地，在传统的电缆接头处焊接金属片，增大金属片与岩层的接触面积，使金属电极有效接地，从而保证电极的供电。同时，本项目使用自主设计的钻孔封孔装置，成功将预设电缆输出，保证数据的顺利采集。采用超高密度直流电法仪器，该仪器可以实现一点供电，多点同时采集的特点，提高了仪器的采集效率。

本项目跨孔电阻率CT成像技术所测数据是岩层之间的真电阻率，满足工作面底板岩层复杂水文地质条件的精细探查需求，真实反映底板岩层之间电阻率的变化情况。经过五次现场采集数据，实现了工作面底板注浆效果的动态监测，为底板突水提供预警技术。

三、本课题的创新点:

（1）根据井下施工条件，优化了钻孔电极埋设、钻孔封孔及巷道电缆保护等技术，创新了一套井下跨孔电阻率CT成像数据采集方法。

（2）分析了跨斜孔电阻率CT不同装置的敏感度，确定了最佳跨孔采集装置和采集参数，保证了数据采集质量。

（3）采用跨斜孔电阻率CT成像技术，通过多次底板电阻率动态监测结果，总结了工作面底板注浆体及底板承压水运移变化规律，确保了工作面底板突水的预测预警。

四、实施应用前后效果

肥城煤田随着向深部开采程度的不断加大，工作面虽进行底板注浆改造，但受矿山压力的影响，底板突水仍然频繁发生。为了防止底板突水事故的发生，该项目在注浆孔内布设电极和电缆，利用自主设计的注浆封孔装置，将电缆成功导出钻孔孔口，通过巷道支护技术确保电缆完好，实现跨斜孔电阻率CT动态监测装置。该装置不仅可以精细探查工作面底板水文地质条件，而且可以动态监测工作面底板岩层的电阻率变化情况，为底板突水提供预警技术。通过与其他技术相比，本项目具有如下优势：

1、根据井下施工条件，优化了钻孔电极埋设、钻孔封孔及巷道电缆保护等技术，创新了一套井下跨孔电阻率CT成像数据采集方法。

2、分析了跨斜孔电阻率CT不同装置的敏感度，确定了最佳跨孔采集装置和采集参数，保证了数据采集质量。

3、采用跨斜孔电阻率CT成像技术，通过多次底板电阻率动态监测结果，总结了工作面底板注浆体及底板承压水运移变化规律，确保了工作面底板突水的预测预警。

综上所述，与国内外同类技术比较，本项目在注浆孔内布设电极和电缆，利用自主设计的注浆封孔装置，将电缆成功导出钻孔孔口，通过巷道支护技术确保电缆完好，实现跨斜孔电阻率CT成像技术的研发，国内外未找到相关研究，充分利用多学科交叉，坚持产学研结合，在矿井水害防治中属于前沿课题。

五、可推广应用范围

该项目始于2016年，总投资1100万元，发表学术论文2篇，在国内、外处于领先水平，经检索在国内外未见与本课题研究内容、研究方法相同的文献报道。斜孔电阻率CT成像动态监测技术有力补充了《煤矿防治水规定》（2014年）中的探查工作面顶底板岩层富水性的勘查方法，并在肥城、焦作、邢台、郑煤、平煤、淄博等地广泛推广应用。该技术在肥城矿区白庄煤矿应用已新增采出煤炭100万吨，并推广至肥城曹庄煤矿有限公司，新增采出严重受水威胁煤炭80万吨，累计安全采出煤炭120万吨，新增产值3.63（2.59）亿元，利税0.98亿元。杜绝了突大水及人身事故，解放了受水威胁煤量，提高了资源回收率，保护了地下水资源，延长了矿井服务年限，经济、社会效益显著。