瞬变电磁物理探测法在煤矿井下探测的应用

【摘 要】 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。本文介绍了瞬变电磁法在实际工程勘探中应用案例，该方法可以准确反映出巷道前方构造赋水状态，能为煤矿企业在生产过程中超前预测预报水患、导水构造和矿井防治水害防治提供技术依据。

【关键词】 矿井瞬变电磁仪 例子 赋水状态

1 引言

鸡西矿区新发煤矿矿井水文地质条件复杂，水害严重，2011年该矿引进了YCS40-1型瞬变电磁测深仪，截止到2013年4月末共进行了127次物探工作，其中井下瞬变电磁法物探43次。通过设计适合矿井巷道条件的装置形式，基本能探测出工作面煤层顶底板、回采煤层及巷道前方构造赋水状态。特别在巷道掘进前方的赋水性预测、预报对巷道安全高效掘进和预防水害事故起着重要的作用，为煤矿企业在生产过程中超前预测预报水患和导水构造提供技术依据。

2 矿井瞬变电磁法井下现场工作方法

矿井瞬变电磁法是在井下巷道中进行勘测的，考虑到井下巷道空间的限制，限制了发射装置的发射功率，因此采用了多匝一小回线装置，既可以在狭窄的巷道空间中方便的进行各种角度的旋转、位移，也增加了发射功率和探测深度。

在巷道迎头做超前探测具体施工时，测点在巷道迎头空间的布置（如图1）。

从巷道迎头的一侧开始，使发射、接收回线装置的法线垂直巷道侧面进行测量，然后旋转回线装置，使装置的法线方向与巷道的侧帮分别成一定、逐渐增大的夹角进行探测；当回线装置的法线方向与巷道迎头界面垂直时，根据其主迎头断面的宽度布置2～3个测点；到巷道迎头另一侧时再同刚才一样旋转回线装置，使回线装置的法线方向完成180°的旋转角度。同时还可以将回线装置的法线方向分别向上和向下与水平面成大约45°角，然后在进行如上的旋转探测。可以得到一个以巷道迎头位置为中心的，向掘进方向的成半球体探测范围，从而可以全方位的确定巷道前方及其周围是否有低阻异常的存在。

3 解决了生产问题的实际工作例子

（1）解决了煤矿掘进工作面前方的赋水构造问题。

①2011年2月为查明巷道迎头及顶板赋水情况，对905掘进队施工的东一采区4#四片石门进行了瞬变电磁探测。根据迎头的实际情况，采用重叠回线装置，发射和接收线框为2m×2m矩形回线。布置测点11个，分别对迎头掘进方向、和迎头掘进前方顶板20°方向探测。数据采集完成后，经过数据的解释处理，如图2。

从图2显示迎头掘进方向探测存在相对低阻区、图中红线标出，确定为弱含水区，基本为砂岩块状干性，没有构造导水断裂，和岩层裂隙水存在。

（2）解决了煤矿采掘工作面前方钻孔积水情况问题。

2013年4月，在西二采区107采煤队开采的29#煤左四回采工作面中，存在有81-41钻孔。由于2008年时开采上方的36A煤层，因此怀疑该钻孔可能存在积水。为了安全起见用YCS40-1矿用瞬变电磁仪进行了物探。见图3。

探测显示：107队采煤工作面前方全部为弱含水区，不存在有含水钻孔。实际结果为107采煤队5月份采过了81-41钻孔，顶、底板实见此孔，不含水、瓦斯，得以安全通过。

4 结论

综上所述，通过新发矿实践应用，在水文地质条件复杂的矿区应用瞬变电磁测深仪，在井下巷道超前探测方面具有施工方便、对施工空间要求不高、成本低、技术比较成熟、效率高的优点，特别是可以在狭小的巷道迎头空间中工作并且数据采集效率高，不影响煤矿巷道的正常掘进，基本能够准确预测出井下采掘地点前方煤岩层及巷道顶板上方的含水异常，可提前预报前方断层及破碎带、裂隙发育区等构造的赋水性，保障了巷道的安全、快速掘进。为煤矿安全生产提供依据。

参考文献：

[1]王扬州，于景邨等瞬变电磁法矿井超前探测[M].徐州：工程地球物理学报2009.

[2] 汤金云.矿井瞬变电磁法数据处理与解释系统研制[D].徐州：中国矿业大学，2007.

[3] 李貅.瞬变电磁测深的理论与应用[M].西安：陕西科学技术出版社，2002.