瞬变电磁仪在矿井工作面内探测钻孔的应用

[摘 要]基于矿井瞬变电磁法和高密度电阻率法理论基础和技术特点的分析，提出运用瞬变电磁仪对回采工作面内钻孔是否积水进行综合分析，结合双河煤矿3#右零面78-82钻孔作为实例，有效查明工作面内钻孔含水情况，为工作面安全回采提供技术保障。

[关键词] 矿井瞬变电磁法 水文地质条件 工作面开采

中图分类号：F403.6

瞬变电磁法和高密度电阻率法是目前应用于矿井工作面水文地质条件探测的主要水文物探方法，它们在工作面顶、底板岩层含水地质异常体、裂隙带富水性、导水通道、含水钻孔和含隔水层厚度探测等方面应用广泛。本次采用瞬变电磁法对双河煤矿上部3#右零回采工作面内78-82钻孔是否含水进行了探测论证，以达到回采工作面安全回采。

1、基本原理

矿井瞬变电磁法是利用设置于井下巷道中的不接地回线向巷道周围空间发射一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场间歇期间通过巷道周围导电矿体引发的二次感应涡流，收集产生二次场包含有巷道周围地质体丰富的地电信息，并对观测信息进行提取和分析，达到探测巷道周围导电介质电阻率的目的，最后分析得到数据并反演成图解释地质体含水情况。

2、目的和任务

鸡西矿业（集团）双河煤矿现开采的3#煤层右零回采工作面，工作面内有一78-82钻孔，利用瞬变电磁仪对78-82钻孔及其附近围岩进行探测，探清78-82钻孔及其周围围岩的含水情况，以便右零面接近钻孔时制定相应安全措施，保证安全生产。

3、现场施工布置

本次瞬变电磁法勘探采用重叠回线装置，发射线框采用多匝1.5m×1.5m方形回线。在新区3#右零上巷3点前10米左帮探测，探测方向与顶板夹角为50度，左右扫描各50°范围，每10°一个测点，共11个测点（探测布置示意图如图1）；在新区3#右零下巷N点右帮探测，探测方向与顶板夹角为50度，左右扫描各50°范围，每10°一个测点，共11个测点（探测布置示意图如图2）。

主要技术参数为：发射线圈：1.5m×1.5m；发射频率：8.3Hz；叠加次数：64；发送、接受匝数：10，20；发送电压：12V。

4、瞬变电磁仪探测成果图

现场采集数据经处理后成图（如图3、4）图中不同的颜色表示不同的视电阻值，因此填充了不同颜色的该断面图，可以更直观的判断探测区域电阻率的分布情况。

5、综合分析结论

结合以往地质资料和瞬变电磁法探测成果图可以得出结论：在图3 （视电阻率等值线图）可以看出，在左帮离探测点垂直距离20到50米的范围内有两处低阻异常区，推断这两处可能为钻孔充水所致的含水区域；在图4 （视电阻率等值线图）可以看出，在右帮离探测点垂直距离40到70米的范围内有一片低阻异常区，推断该处可能为钻孔充水所致的含水区域。

6、采取措施

通过瞬变电磁仪探测成果分析得到78-82钻孔为含水钻孔，为了保证安全生产，在回采工作面采至距78-82钻孔30米时，停止回采，在工作面内向钻孔见煤点方向每隔0.5米打一组探水钻，钻深不低于40米，并在钻孔内放震动炮，将钻孔内积水淤泥泻出，另外，在该工作面右零上巷3点前10米左帮，每隔0.5米打一组探水钻，钻孔深度不小于25米，并在钻孔内放震动炮，以保证将钻孔内积水淤泥再次放净。

7、回采验证情况

3#右零面回采至78-82钻孔时，钻孔内已无积水，但78-82钻孔的实际位置与瞬变电磁仪探测位置略有误差，但在控制范围之内，探测成果与实际情况基本相符。

8、经济效益

由于78-82钻孔为积水钻孔，正常应留设钻孔防水煤柱，而这次通过瞬变电磁仪和钻探技术相结合，成功地通过78-82钻孔，为我矿多回收优质煤3.1万吨，多收收入2150万元。

9、建议

在矿井开展井下瞬变电磁仪探测工作查清井下地质体含水情况，可以减少留设放水煤柱，提高煤炭资源回采，也可减少采掘工作中回撤、跳面等造成的损失浪费。

参考文献：

[1] 矿井物探技术应用快讯

[2] 煤矿防治水规定

[3] 程久龙 回采工作面水害的高密度电阻率成像法探测研究.《煤炭科学技术》. 1999（10）

作者简介：张利（1978―）男，汉族，山东单县人，2002年毕业于山东科技大学，大学本科学历，工程师，长期从事煤矿安全监察工作.