一般在煤层底板或顶板具有承压含水层的条件下，当隔水层的厚度大于临界隔水层的厚度，或水压值小于临界水压值时，可不采取疏降措施进行带压开采，但要对承压含水层的赋存情况、富水性及隔水层中可能存在导水通道等情况探查清楚，才能进行带压安全开采评价，保证安全回采。许多专家学者对带压回采工作面探测及安全评价进行了大量研究，程久龙等^[1]介绍了近几年来地球物理方法在地质构造、岩层含水性超前探测以及仪器研制等方面的最新进展，包括瞬变电磁波场转换与合成孔径、井下陷落柱等探测以及全空间反演和联合反演等技术，提出了今后井下地球物理方法探测的发展方向；薛国强等^[2]介绍了近年来瞬变电磁法的最新进展，包括瞬变电磁全空间理论、小回线大电流法及有低阻覆盖时观测数据的处理技术等，展望了矿井瞬变电磁法在煤田井下应用的发展方向；李宏杰等^[3]从突水危险性评价的角度采用突水系数法来预测采煤工作面底板突水可能性，并从地面、井下、井地等多个维度进行了综合物探技术研究及应用；李文等^[4]指出煤矿含水异常体精细物探应采用2种及以上物探方法, 可以按掘进头超前探测、工作面内部探测、顶底板探测进行分类, 应根据含水异常体类型和特点选择适合的矿井综合物探方法；占文锋^[5]以地质分析为先导，根据探测目标、探测位置、探测深度不同，采用不同的物探方法及其组合方式，形成煤田综合物探技术体系；舒宗运等^[6]分析了“双带压”开采工作面太灰和奥灰含水层的水文地质特征，形成了“勘查—评价—防治”技术体系，解决了双带压综合防突这一关键问题；高保彬等^[7]采用瞬变电磁法、直流电法和无线电波透视法3种物探方法对回采工作面进行勘探，并进行突水危险性区域划分及评价，为采取针对性的治理措施提供了参考依据；马少杰^[8]采用瞬变电磁法与无线电波透视法对高承压水作用下采煤工作面内部导水构造发育情况进行了探测技术研究，较为准确地探测采煤工作面内部导水构造情况；屈少波^[9]采用无线电波透视法、矿井瞬变电磁法、并行直流电法3种物探方法对局部带压工作面进行了探测技术研究，为带压工作面安全回采提供保障。笔者在这些研究应用基础上，针对鄂尔多斯地区大饭铺煤矿61114带压综采工作面承压含水层及隔水层采用矿井瞬变电磁法和无线电波透视法进行探测，矿井瞬变电磁法主要探明含水层范围及富水性，无线电波透视法主要探明煤层及隔水层构造发育情况，而两种方法探测的异常体重叠区域则可能既有含水体，又有导水通道，为带压综采工作面防治水工作重点区域，并进行安全性评价，提出水害防治措施。

1 工作面概况及试验方案 1.1 工作面概况

内蒙古准格尔旗力量煤业有限公司大饭铺煤矿(即大饭铺煤矿)井田面积9.610 8 km²，设计生产能力为2.40 Mt/a，核定生产能力为5.10 Mt/a。井田内资源储量为367.77 Mt，工业资源储量为339.09 Mt，设计资源储量为321.63 Mt，设计可采储量为211.50 Mt，设计服务年限为31.7 a。大饭铺煤矿布置3个井筒，采用混合式开拓方式。矿井采用单水平布置，将开采水平布置在6号煤层，标高为+850 m。矿区采矿许可证开采深度标高为+1000~+750 m。

综合物探的带压综采工作面为61114综采工作面，其北侧为61113工作面，东侧为井田边界保护煤柱，西侧为大巷，南侧为开拓区域。61114工作面地质条件简单，褶皱构造发育，61114胶运顺槽掘进期间揭露正断层FJ14-1(17°∠70°，H=3 m)。根据矿方提供的长观孔观测资料，现奥灰水位最高标高为+871 m，61114工作面最低设计掘进标高为+852.7 m，因此，61114有部分属于承压水体上开采，剩余部分不属于承压水体上开采。

1.2 试验方案

为了保证61114工作面的安全开采，采用矿井瞬变电磁法和无线电波透视法进行61114工作面顶板、底板、顺层区域探测，以掌握工作面区域的构造和富水区分布情况，为整个工作面安全回采提供技术保障^[10-12]。

61114工作面是主要由辅运顺槽和胶带顺槽形成的回采工作面，本次探测范围为工作面辅运顺槽和胶带顺槽探测停采线0 m处到距离停采线650 m处之间(见图 1)，工作面宽度240 m。图 1中蓝线为带压开采边界线，蓝线左侧区域为带压开采区域，蓝线右侧区域为不带压开采区域，探测试验范围从带压区域向外扩展到部分不带压区域以覆盖整个局部带压开采影响段，保证安全性。

1.2.1 瞬变电磁法

本次试验在61114工作面辅运顺槽和胶带顺槽的0~650 m范围内分别设计矿井瞬变电磁法探测测线7条(分别为底板90°、底板60°、底板30°、顺层、顶板30°、顶板60°、顶板90°)，测线每条长650 m^[13-15]。工作面两巷探测方向如图 2(a)所示，探测点由停采线向切眼方向布置，编号依次为0，1，2……，每条巷道有66个测点。

1.2.2 无线电波透视法

本次坑透法探测在两条巷道进行，采用“一发一收”方式施工，一条巷道接收、另一条巷道发射^[16-18]。在辅运顺槽发射时，发射点17个，发射点间距40 m，在胶带顺槽接收点130个，接收点间距5 m；在胶带顺槽发射时，发射点17个，发射点间距40 m，在辅运顺槽接收点130个，接收点间距5 m。测线测点分布如图 3。

2 探测成果分析

综合物探成果中矿井瞬变电磁法探测成果主要对富水性进行分析，无线电波透视法主要对导水通道进行分析，而两种方法综合探测结果重叠区域则可能既富水，又有导水通道，为可能存在的突水区域。

2.1 富水性分析

本次矿井瞬变电磁法采集的数据经过数据整理、归一化、视电阻率计算及反演计算处理后，得到工作面区域顶、底板不同高度层位切片图，分析不同高度层位各低阻异常区域的分布情况^[18-21]。图 4为61114工作面顶、底板和顺层不同高度水平富水性立体分布图，左侧为停采线，右侧为距离停采线650 m处，后边为胶带顺槽，前边为辅运顺槽，色标由冷色调到暖色调表示视电阻率逐渐升高，本次将视电阻率低于30 Ω·m的区域划为低阻异常，一般视电阻率越低，煤岩体富水性越强。在图 4中将61114工作面从顶板40 m处、30 m处、20 m处、10 m处，顺层0 m处，底板10 m处、20 m处、30 m处、40 m处进行富水性综合分析，得出立体图中分布1处较明显低阻异常区，贯穿于顶板、顺层到底板立体空间，投影到平面中分布范围如图 5低阻1所示，推断低阻1为局部较强富水区或含水区。

2.2 导水通道分析

本次无线电波透视法采集的数据用CT软件进行反演，反演结果以实测场强曲线图和ART法反演(CT成像)图表示。ART法反演CT成像图为煤岩层电磁波吸收系数值图，数据值大小用不同色标值表示，代表煤岩层电磁波衰减的强弱，其中冷(蓝绿)色调为低电磁波衰减系数值，暖(红黄)色调为高电磁波衰减系数值，一般构造越发育，电磁波衰减系数值也越大，电磁波衰减越快。坑透仪探测实测场强曲线图见图 6和7，其中标注为0号点为停采线，每隔5 m一个点，最后一个点为130号点。

无线电波透视法衰减系数分布图见图 8，其中暖(红黄)色调区越深表明其衰减系数越高，即该段煤层无线电波穿透能力低，电磁波衰减快，为潜在的构造异常区。图中可以看出存在8个异常处，推断为潜在的导水通道构造。

2.3 综合分析

将61114工作面中瞬变电磁法立体探测空间圈定的低阻异常区投影到水平面中的得到异常分布图，与无线电波透视法ART衰减系数分布图中圈定的异常进行叠加，圈定了两种探测方法重合的4处综合异常，这4处综合异常区为推断含水体与构造异常等的重叠区域，因此，这些区域存在潜在的砂岩或奥灰突水水源和导水通道，为防突的重点区域。综合异常分布见图 9，其异常分析见表 1，表中X方向为平行辅运顺槽(或胶带顺槽)方向，Y方向为垂直辅运顺槽(或胶带顺槽)方向。

3 带压开采安全性评价

由于61114工作面部分处于奥灰水带压区域，因此，为了安全回采，除了探测水源及通道，还需要对61114工作面进行奥灰水带压开采安全性分析。当煤层底板含水层的水位高于煤层标高时，在此煤层内开采，称带压开采；反之，则称非带压开采。根据矿方提供的长观孔观测资料，现奥灰水位最高标高为+871 m，61114工作面最低标高为+852.7 m。当回采标高低于+871 m属于承压水体上采煤，反之不属于承压水体上采煤。分析得知，61114有部分属于承压水体上回采，部分不属于承压水体上回采。对于61114工作面的回采存在部分带压问题，其回采的安全性评价依据，就是工作面底板隔水层的安全性分析。根据《煤矿防治水细则》(2018)附录四中回采工作面安全水头值计算公式，采煤工作面安全水头压力值计算如下：

$ {p_{\rm{s}}} = {T_{\rm{s}}}M, $

(1)

式中：p_s为底板隔水层安全水头值，MPa；M为底板隔水层厚度，m；T_s为临界突水系数，MPa/m。从安全角度分析，M取最小值41.18 m；一般情况下在底板受构造破坏的地段T_s按0.06 MPa/m计算。

将以上参数带入式(1)中，61114工作面6煤层回采中底板隔水层所能承受的最小安全水压为：p_s=2.47 MPa。大饭铺矿奥灰水位最高标高为+871 m，根据61114工作面巷道布置平、断面图，最低设计标高为+852.7 m，隔水层厚度为41.18 m，水位差为18.3 m，奥灰水位标高高于回采标高，因此存在带压采煤。如果在6煤层内回采，煤层底板隔水层所承受的奥灰水最大水头压力为0.59 MPa，小于回采工作面底板隔水层安全水头压力2.47 MPa，所以，在现资料分析的基础上，在没有导水通道的区域，61114工作面在正常条件下回采是安全的，但对于井下综合物探圈定的4处重叠异常区，当验证存在富水异常构造带时，则存在突水危险，应及时进行安全分析，如有必要需实施注浆封堵导水构造或留设防水煤岩柱，保证工作面的安全采掘。

从综合物探的角度，将带压综采工作面防治水工作从易到难分为无物探异常不带压区域、有物探异常不带压区域、无物探异常带压区域以及有物探异常带压区域4大类，并需要提出有针对性的防治措施。笔者在本研究中探讨性地提出一些有侧重性防治措施，希望能对带压综采工作面防治水工作提供一些指导，并在实践中修正。对于无物探异常不带压区域，宜打钻验证，方可回采；对于有物探异常不带压区域，宜根据物探异常区域位置打钻验证，对于验证出水区域，重点进行疏放水等工作，方可回采；对于无物探异常带压区域，宜打钻验证，方可回采，并在开采过程中，做好水文监测等工作，防止发生滞后突水；有物探异常带压区域为带压开采工作面突水重点防治区域，宜打钻验证，可采取留设防水煤柱或预注浆的治理，并做好水文动态监测，预防滞后突水，若发生突、涌水现象，应及时进行化探，查明涌水水源及导水通道，及时治理。

4 结论

笔者采用瞬变电磁法和无线电波透视法对大饭铺矿61114工作面带压开采区域进行富水性和导水通道探测，重点分析综合探测重叠区域，视重叠区域为带压工作面防治水重点区域，并对带压开采区域进行安全性评价分析，提出安全开采措施。结论如下：

1) 按照“有掘必探”的探放水原则，采用“物探先行、钻探验证”的方法，对61114带压综采工作面承压含水层及隔水层采用矿井瞬变电磁法和无线电波透视法进行探测。矿井瞬变电磁法主要探明含水层范围及富水性，无线电波透视法主要探明煤层及隔水层构造发育情况，而两种方法探测的异常体重叠区域则可能既有含水体，又有导水通道，为重点防突区域；

2) 通过对工作面区域奥灰承压水水压和工作面底板隔水层能够承受的安全水压计算得出：底板隔水层能够承受的安全水压为2.47 MPa，大于工作面底板隔水层实际承受的奥灰0.59 MPa水压。因此，61114工作面在没有导水通道的区域带压开采，是安全可行的。

3) 对于井下综合物探圈定的4处重叠异常区需要进行提前打钻验证，当揭示存在富水构造区时，及时进行安全分析，必要时需实施注浆封堵导水构造或留设防水煤岩柱，保证工作面的安全开采。