导水裂隙带是矿井工作面主要的充导水通道之一，其发育高度对工作面安全回采以 及生态脆弱矿区保水采煤工作意义重大。本文以小保当一号煤矿112201工作面为研究区，采用微地震监测及电法监测技术对工作面回采过程中顶板导水裂隙带的发育特征进行了研究，分析了回采过程中导水裂隙带的发育特征及富水性情况，研究具有一定的理论及实践意义。研究取得主要成果如下：

（1）分析了研究区地质条件及物性条件，采取井-地联合观测系统，通过标定炮分析确定了地震波速度模型，进行了约1030h的微地震监测工作。从监测数据中识别、拾取出有效的微地震事件及初至时间，通过走时、能量等参数获得有效微地震事件4950个。研究分析发现：微地震事件多发生在回采工作面内，标高950~1150m范围；导水裂隙带发育高度约为210m，超前发育距离约50~80m，多发育于工作面上方与两侧顺槽夹角小于60°的区域。

（2）分析了研究区地层电性分布特征，建立了工作面采前采后不同的地电模型，正演模拟了地电模型的电磁的响应特征；应用EH4成像系统对研究区进行了采前采后的电法监测工作；对比分析了采前采后的电性发育特征。结果表明：导水裂隙带未发育至风化基岩含水层，且煤层回采形成的导水裂隙带富水性较差。

（3）综合研究取得成果及已有地质资料分析认为：研究区内导水裂隙带发育高度由工作面内向外呈从高到低的变化趋势；导水裂隙带发育高度约为220m；工作面回采对萨拉乌苏含水层基本无影响。

The water flowing fractured zone is one of the main water-filled channels in the mine working face, and its development height is of great significance to the safe mining of the working face and the water conservation and coal mining in ecologically fragile mining areas. In this paper, taking the 112201 working face of Xiaobaodang Coal Mine as the research area, the development characteristics of the roof water flowing fractured zone during the mining process of the working face were studied by using microseismic monitoring and resistivity monitoring technology, and The development characteristics and water-rich conditions of the water flowing fractured zone during the mining process were analyzed. and the research has certain theoretical and practical significance. The main results of the research are as follows:

The geological conditions and physical properties of the study area were analyzed, and the combined well-ground observation system was adopted to determine the seismic wave velocity model through calibration shot analysis, and the monitoring work was carried out for about 1030 hours. The effective microseismic events and the first arrival time were identified and picked up from the microseismic data, and 4950 effective microseismic events were obtained through parameters such as travel time and energy. Research and analysis show that: microseismic events mostly occur in the mining face, with an elevation of 950~1150m; the development height of the water flowing fractured zone is about 210m, and the advanced development distance is about 50~80m, and most of them develop above the working face and along the two sides of the trough. Areas with an included angle of less than 60°.

Analyzed the distribution characteristics of formation electrical properties in the study area, established different geoelectric models of the working face before and after mining, and simulated the electromagnetic response characteristics of the geoelectric model through forward modeling. The EH4 imaging system was used to mine the study area. Resistivity monitoring work before and after harvesting; comparative analysis of the electrical development characteristics before and after harvesting. The results show that the water flowing fractured zone has not developed to the weathered bedrock aquifer, and the water flowing fractured zone formed by coal seam mining is poor in water richness.

The results of comprehensive research and the analysis of existing geological data suggest that the development height of the water-conducting fracture zone in the study area changes from high to low from the inside to the outside of the working face; the development height of the water flowing fractured zone is about 220m; Mining has basically no impact on the Salawusu aquifer.

[1] 缪协兴, 钱鸣高. 中国煤炭资源绿色开采研究现状与展望[J]. 采矿与安全工程学报, 2009,26(01): 1-14.

[2] 范立民, 孙魁, 李成, 等. 榆神矿区煤矿防治水的几点思考[J]. 煤田地质与勘探, 2021,49(01): 182-188.

[3] 高振宇, 闫江平, 庞长庆. 多煤层重复采动覆岩“两带”高度探测技术研究[J]. 能源科技, 2020,18(07): 33-38

[4] 徐树媛, 张永波, 时红, 等. 采动覆岩导水裂隙带发育高度研究进展[J]. 科学技术与工程, 2018,18(34): 139-148.

[5] 苏贺. 榆神矿区煤矿开采矿井涌水量预测及其环境影响分析[D]. 北京: 西北大学, 2014.

[6] 崔艳, 麦方代. 小保当煤矿智慧矿山生态环境防治体系建设模式研究[J]. 煤炭工程, 2017,49(05): 20-23.

[7] 彭涛, 冯西会, 龙良良, 等. 厚覆基岩下煤层开采突水溃砂机理研究[J]. 煤炭科学技术, 2019,47(07): 260-264.

[8] 黄浩, 方刚, 梁向阳, 等. 榆神矿区工作面顶板富水性综合分析[J]. 煤矿安全, 2020,51(11): 232-236.

[9] 马丽, 段中会, 张建军, 等. 基于精细勘查的煤矿地质保障信息系统[J]. 中国煤炭地质, 2020,32(09): 70-73.

[10] 徐树媛, 张永波, 时红, 等. 采动覆岩导水裂隙带发育高度研究进展[J]. 科学技术与工程, 2018,18(34): 139-148.

[11] SINGH, KENDORSKI. Strata disturbance prediction for mining beneath surface water and waste impoundments : Proc 1st conference on ground control in mining, Morgantown, 27€-29 July 1981, P76-89. Publ Morgantown: West Virginia University, 1981[J]. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts, 1983,20(1).

[12] 刘天泉. 煤矿地表移动与覆岩破坏规律及其应用[J]. 煤炭工业出版社, 1981.

[13] 施龙青, 辛恒奇, 翟培合, 等. 大采深条件下导水裂隙带高度计算研究[J]. 中国矿业大学学报, 2012,41(01): 37-41.

[14] 钱鸣高. 采场围岩控制理论与实践[J]. 矿山压力与顶板管理, 1999(Z1): 12-15.

[15] 许家林, 朱卫兵, 王晓振. 基于关键层位置的导水裂隙带高度预计方法[J]. 煤炭学报, 2012,37(5): 762-769.

[16] 徐树媛, 张永波, 孙灏东, 等. 基于RBF核ε-SVR的导水裂隙带高度预测模型研究[J]. 安全与环境学报, 2021,21(05): 2022-2029.

[17] 娄高中, 谭毅. 基于PSO-BP神经网络的导水裂隙带高度预测[J]. 煤田地质与勘探, 2021,49(04): 198-204.

[18] 施龙青, 吴洪斌, 李永雷, 等. 导水裂隙带发育高度预测的PCA-GA-Elman优化模型[J]. 河南理工大学学报(自然科学版), 2021,40(04): 10-18.

[19] 韦瑜, 张双喜, 陈同俊, 等. 基于遗传算法优化BP神经网络的煤矿导水裂隙带高度预测[C]//. SPG/SEG南京2020年国际地球物理会议论文集（中文）. 南京, 2020.

[20] 毛志勇, 赖文哲, 黄春娟. 基于APSO-LSSVM模型的导水裂隙带高度预测[J]. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版), 2020,39(01): 34-40.

[21] 张培河, 张齐, 孙学阳, 等. 煤炭开采覆岩移动导水裂隙带发育高度相似材料模拟实验研究[J]. 中国煤炭地质, 2019,31(10): 49-52.

[22] 肖乐乐, 王子昂, 魏久传, 等. 薄基岩浅埋煤层覆岩采动裂隙发育规律研究[J]. 煤炭技术, 2018,37(09): 37-40.

[23] 张小五, 陈鑫, 芦震. 灵新煤矿导水裂隙带发育高度数值模拟研究[J]. 探矿工程-岩土钻掘工程, 2019,46(7): 64-69.

[24] 朱磊, 柴敬, 文杰. 综放开采导水裂隙带发育高度数值模拟分析[J]. 内蒙古煤炭经济, 2016(14): 102-103.

[25] 刘赟, 王创业. 浅埋大采高工作面导水裂隙带发育规律的数值模拟[J]. 内蒙古科技大学学报, 2020,39(2): 123-128.

[26] 闫鑫, 侯恩科, 袁西亚, 等. 胡家河煤矿导水裂隙带发育高度研究[J]. 陕西煤炭, 2019,38(1): 51-53, 132.

[27] 王文学, 隋旺华, 董青红, 等. 松散层下覆岩裂隙采后闭合效应及重复开采覆岩破坏预测[J]. 煤炭学报, 2013,38(10): 1728-1734.

[28] 熊晓英, 杜广森, 李俊斌. 注水实验法探测导水裂隙带高度[J]. 煤炭技术, 2004(02): 77-79.

[29] 申海生. 双端堵水器法在采场覆岩裂隙带发育规律实测中的应用[J]. 煤, 2020,29(02): 92-94.

[30] 翟志伟, 孟秀峰, 武志高, 等. 基于钻孔成像观测的导水裂隙带高度确定方法研究[J]. 煤炭工程, 2020,52(11): 89-93.

[31] BENNDORF H. Microseismic mowements[J]. Bulletin of the Seismological Society of America, 1911,1(3): 122-124.

[32] MANTHEI G, EISENBLTTER J. Acoustic Emission in Study of Rock Stability[M]. Springer Berlin Heidelberg, 2008.

[33] 戴维福里德, 周先明. 关于冲击地压问题的研究[J]. 国外采矿技术快报, 1986(14): 15-16.

[34] 熊维纲. 微地震与地热勘探[J]. 石油物探译丛, 1982(03): 40-46.

[35] ILDERTON DAVID C., PATZEK TADEUSZ W., RECTOR JAMES W., 等. 利用锥面波进行压裂微地震成象[C]// 美国勘探地球物理学家学会第63届年会论文集. 美国华盛顿, 1993.

[36] BLOCK LISA V. 利用液压破裂引起的微地震进行地震成像[J]. 石油物探译丛, 1994(05): 83.

[37] 朱仕军. 应用微地震相预测灰岩地层有利储渗带[J]. 西南石油学院学报, 1994(03): 28-33.

[38] 张兴民, 于克君, 席京德, 等. 微地震技术在煤矿“两带”监测领域的研究与应用[J]. 煤炭学报, 2000(06): 566-570.

[39] 吴士良. 对采场矿山压力有明显影响的覆岩破坏运动演化规律[D]. 山东: 山东科技大学, 2002.

[40] 于克君, 骆循, 张兴民. 煤层顶板“两带”高度的微地震监测技术[J]. 煤田地质与勘探, 2002(01): 47-51.

[41] 赵向东, 王育平, 陈波, 等. 微地震研究及在深部采动围岩监测中的应用[J]. 合肥工业大学学报(自然科学版), 2003(03): 363-367.

[42] 逄焕东, 姜福兴, 张兴民. 微地震监测技术在矿井灾害防治中的应用[J]. 金属矿山, 2004(12): 58-61.

[43] 曲均浩. 微地震监测煤与瓦斯突出的定位研究[D]. 山东: 山东科技大学, 2007.

[44] 姜福兴. 微震监测技术在矿井岩层破裂监测中的应用[J]. 岩土工程学报, 2002(02): 147-149.

[45] 王东霞, 夏庆观. 基于DSP技术的微震实时监测系统[J]. 微型机与应用, 2005(03): 15-18.

[46] 李冬辉, 刘勇, 王斌. 基于LabVIEW的微震实时监测系统[J]. 计算机测量与控制, 2008(01): 30-32.

[47] 张立新, 李长洪, 赵宇. 矿井突水预测研究现状及发展趋势[J]. 中国矿业, 2009,18(01): 88-90.

[48] 孔令海, 姜福兴, 杨淑华, 等. 基于高精度微震监测的特厚煤层综放工作面顶板运动规律[J]. 北京科技大学学报, 2010,32(05): 552-558.

[49] 岳东, 刘超, 袁增云. 基于微震监测的煤层覆岩关键层判别[J]. 煤炭科技, 2020,41(04): 40-43.

[50] 范继超, 谭二民. 基于微震事件能量-密度导水裂隙带高度研究[J]. 内蒙古煤炭经济, 2020(03): 206-207.

[51] BRACE W F, ORANGE A S. Electrical resistivity changes in saturated rocks during fracture and frictional sliding[J]. Journal of Geophysical Research Atmospheres, 1968,73(4).

[52] BRACE W F. Dilatancy-related electrical resistivity changes in rocks[J]. pure and applied geophysics, 1975,113(1): 207-217.

[53] MAZZELLA A, MORRISON H F. Electrical Resistivity Variations Associated with Earthquakes on the San Andreas Fault[J]. Science, 1974.

[54] SOO K H. Detection of Groundwater Table Changes in Alluvium Using Electrical Resistivity Monitoring Method[J]. The Journal of Engineering Geology, 1997,7(2).

[55] PARK M K, TAKEUCHI M, NAKAZATO H. Electrical resistivity prospecting for geo-environmental investigation[J]. Exploration Geophysics, 2003,34(1/2).

[56] KIM J, YOON W. Application of resistivity monitoring to evaluate cement grouting effect in earth filled dam[J]. AIP Conference Proceedings, 2015,1648(1).

[57] 李秉生, 金焕东, 张世同. “形变电阻率法”的初步探讨[C]// 全国首届工程地质学术会议论文集. 苏州, 1979.

[58] 程久龙. 形变—电阻率法探测煤层顶板裂高的电算模拟解释[J]. 中国煤田地质, 1989(02): 70-73.

[59] 刘树才, 刘鑫明, 姜志海, 等. 煤层底板导水裂隙演化规律的电法探测研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2009,28(02): 348-356.

[60] 张平松, 刘盛东, 吴荣新, 等. 采煤面覆岩变形与破坏立体电法动态测试[J]. 岩石力学与工程学报, 2009,28(09): 1870-1875.

[61] 鲁晶津, 王冰纯, 颜羽. 矿井电法在煤层采动破坏和水害监测中的应用进展[J]. 煤炭科学技术, 2019,47(03): 18-26.

[62] 杨茂林. 8.8m超大采高综采工作面顶板水害动态监测技术研究[J]. 中国煤炭, 2020,46(08): 63-71.

[63] 李建楼, 刘盛东, 张平松, 等. 并行网络电法在煤层覆岩破坏监测中的应用[J]. 煤田地质与勘探, 2008(02): 61-64.

[64] 王勃, 刘盛东, 张朋. 采用网络并行电法仪进行煤矿底板动态监测[J]. 中国煤炭地质, 2009,21(03): 53-57.

[65] 董春勇. 网络并行电法在覆岩破坏动态监测中的应用[D]. 安徽: 安徽理工大学, 2009.

[66] 吴荣新, 张卫, 张平松. 并行电法监测工作面“垮落带”岩层动态变化[J]. 煤炭学报, 2012,37(04): 571-577.

[67] 屈婷婷. 榆北矿区煤矿采动裂缝发育电性特征研究[D]. 西安: 西安科技大学, 2021.

[68] 李飞, 程久龙, 陈绍杰, 等. 基于时移高密度电法的覆岩精细探测方法研究[J]. 矿业科学学报, 2019,4(01): 1-7.

[69] 解海军, 孟小红, 王信文, 等. 煤矿积水采空区瞬变电磁法探测的附加效应[J]. 煤田地质与勘探, 2009,37(02): 71-74.

[70] 周红帅, 徐白山, 靳辉, 等. EH-4电磁法在探测煤矿采空区覆岩“三带”中的应用研究[C]// 中国地球物理学会第二十三届年会会议集. 青岛, 2007.

[71] 张霁潮. 基于射线追踪的微地震正演模拟[D]. 长江大学, 2013.

[72] 丛森, 程建远, 王云宏, 等. 导水裂隙带发育高度的微震监测研究[J]. 中国矿业, 2017,26(03): 126-131.

[73] 张唤兰. 微地震数值模拟及震源定位方法研究[D]. 西安: 西安科技大学, 2014.

[74] 蒋腾飞. 微地震数据去噪方法研究[D]. 荆州: 长江大学, 2015.

[75] 沈统. 微地震事件定位精度优化关键技术研究[D]. 成都: 成都理工大学, 2019.

[76] 何国丽, 王光杰, 周超, 等. 音频大地电磁法在探测地下水中的应用——以湛江南木水为例[J]. 地球物理学进展, 2019,34(01): 304-309.