煤系岩石电性特征与含水饱和度定量关系实验——以山西宁武榆树坡为例

摘要

煤层含水量定量预测对于解决矿井水灾害问题、提升煤矿防治水技术水平、降低煤矿防治水经济成本投入以及提高煤矿安全与经济效益具有重要意义。为实现煤层含水量定量预测，本文选用山西宁武榆树坡5煤顶板石炭系上统太原组富水区岩石，测量其物性及电阻率参数；基于测量结果，分析确定Archie参数，建立岩石物理量板，确定电性参数与含水饱和度、储层压力、岩性以及孔隙的定量关系。研究表明：1)煤层顶板岩石具有低孔低渗特征。2)储层有效压力对煤层顶板岩石电阻率具有影响，有效压力增加导致低频段(10 Hz)电阻率降低，但对高频段(100 kHz)电阻率几乎无影响。3)含水饱和度对煤层顶板岩石电阻率影响显著，含水饱和度增加导致低频段电阻率降低，但对高频段电阻率影响微弱；低含水饱和度对电阻率频散影响更明显，高含水饱和度对电阻率频散影响相对微弱，全饱和状态下无电阻率频散影响。4)煤层顶板岩性以砂岩为主，同时存在泥岩、灰岩等，岩性差异对干燥和饱和水样品均有显著影响，不同岩性之间的电阻率差异可达两个量级。5)胶结指数、饱和度指数以及岩性系数均随深度变化，但变化率相对平缓，以其平均值构建的岩石物理量板对含水饱和度能够进行有效预测。

关键词

突水灾害 / 电阻率 / 岩石物理量板 / 定量预测