招贤矿业4306工作面“两带”探测取得突破——国内首创“光纤+电法”联合监测（吴琼）

在煤矿开采中，当数百米深的煤层被采出，上覆岩层如同失去支撑的穹顶，会依次经历变形、开裂直至垮落。这一过程中形成的“垮落带”与“导水裂缝带”，业内简称“两带”，其高度与形态，直接决定了顶板水，尤其是突发性极强的“离层水”，是否会涌入井下。

招贤矿业公司4306工作面，主采3煤层，平均厚度达7.34米，采用放顶煤开采工艺。该工作面顶板赋存巨厚砾岩层，地质条件复杂，面临顶板砂岩裂隙水、断层水及离层水的多重威胁。其中，离层水因其滞后突水、瞬时量大、破坏性强的特点，堪称悬在工作面头顶的“一盆水”。如何让这盆“看不见的水”变得可感、可知、可防？招贤矿业防治水办公室给出的答案是给地层做一次精准“CT”。

过去，要探明“两带”高度，多依赖经验公式估算或井下多点打钻，好比“盲人摸象”，不仅效率低、成本高，且数据连续性差。2025年9月至2026年1月，由梁启敬、陶福雨等7人组成的技术团队，在4306工作面创新性地实施了“地面钻孔分布式光纤+并行电法”联合探测项目。团队在距工作面切眼后方338米处，施工了一个深度达530米的地面监测孔（4306-LD1）。在这个碗口粗的钻孔中，同时植入了金属基应变感测光缆与电法测试线缆，实现“一孔两测”。

光纤传感技术如同在地层中铺设了一条“神经脉络”，可连续感知岩层在采动影响下产生的微小拉伸或压缩变形；并行电法技术则像一双“电眼”，通过监测岩体电阻率的变化，敏锐捕捉裂隙和离层空间的形成与扩展。两种技术互为印证、取长补短，实现了从传统“点式”观测到全孔段“分布式”动态监测的跨越。自工作面距监测孔136米起，至推过186米止，团队累计采集有效数据60组，完整记录了下覆岩层从受压、变形、离层到断裂垮落的全过程。

经过对海量数据的联合反演与综合分析，项目组成功揭开了4306工作面覆岩破坏的“面纱”，三项核心成果填补了该矿在精准探测领域的数据空白。

首先是精准获取了“两带”关键参数。数据表明，4306工作面采后，垮落带高度为45米（垮采比4.17），导水裂缝带最大发育高度为218米（裂采比20.20）。更重要的是，探测证实顶板宜君组巨厚砾岩底部虽产生了横向裂隙，但未发生整体失稳破断，这一结论为上部含水层的安全性评价提供了直接证据。其次是查明了离层“三重”发育规律。探测首次精准识别出覆岩中存在三个主要离层区，分别位于孔深438米（安定组中下部）、376米（安定组中上部）和332米（宜君组与安定组分界面），对应的滞后工作面距离分别为25米、34米和45米。这一发现，使离层水从“被动防范”走向“主动疏控”成为可能。第三是验证了“光纤+电法”联合监测的可靠性。监测过程中，光纤应变曲线出现的台阶状突变点与电法线缆的断裂位置高度吻合，且在时空上与离层形成、顶板滞后垮落（约22米）及采空区应力平衡（后方约135米）等物理过程一一对应，充分证明了该技术体系的先进性与可靠性。

基于本次成功实践，团队也提出了两项优化建议：一是后期应加强全孔取芯与岩石物理参数测试，为数据解释提供更精准的“初始模版”；二是需做好孔口及电缆的长效保护，以适应采后地表大幅沉陷。

该技术的成功应用，其意义远不止于一个工作面的数据突破。它改变了以往依赖经验公式推算“两带”高度的粗放模式，标志着煤矿顶板水害防治正朝着“透明化、精准化、智能化”迈出坚实一步。在经济效益上，虽然单孔投入较高，但一次探测获得的数据量及精度远超传统多次间断性探测，可精准指导防治水工程，避免大量无效钻探，综合投入产出比显著。在社会效益上，该技术为国内同类巨厚覆岩、离层水威胁条件下的安全开采，提供了一套可复制、可推广的技术范例。

展望未来，“分布式光纤+并行电法”的孔中探测技术，不仅是“两带”探测的利器，更有望在底板破坏深度监测、注浆效果检测、煤层气开采储层监测等领域大显身手，应用前景十分广阔。