瞬变电磁法在井下采空区积水探测的应用

工业技术　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏ垫　：　！　ｇｙ　Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　Ｈｅｒａｌｄ　瞬变电磁法在井下采空区积水探测的应用　杨金伟’王景坡　郭金风。　（１．北京欧华联科技有限责任公司北京１０００００；２．大同市东泽地质勘察有限责任公司　山西大同０３７０００　３．郑煤集团（河南）白坪煤业公司河南郑州４５２４８２）　摘要：矿井水灾害一直是我国煤矿生产的重要危害因素之一，采空区积水因为空闻位置不易确定，分布形态非常复杂，边界大小、层位等不确　定因素众多；并且，—旦突水，瞬间涌水量大，难以控制，会造成重大的经济损失甚至人员伤亡事故。该文通过介绍瞬变电磁法的理论及探测方　、法，在对采空区机理进行分析的基础上，论述Ｔ￣－／ｔ－瞬变电磁法的观测系统能有效的探测老空区积水，对煤矿的防治水工作和安全开采具有重　要的意义。　关键词：矿井　瞬变电磁采空区　ＲＥＡＴＥＭ　中图分类号：Ｐ６３１　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７４—０９８Ｘ（２０１３）０６（ｂ）一００５７—０１　１瞬变电磁法工作原理　瞬变电磁法也称时间域电磁法（Ｔｉｍｅ　ｄｏｍａｉｎ　ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　ｍｅｔｈｏｄｓ），　３．２施工装置　采用同轴偶极装置方式进行观测，两线　圈轴线指向探测方向。　掘进迎头超前探测时，分别按不同角度　朝多个方向进行探测并准确控制探测方位，　采用ＲＥＡＴＥＭ矿井瞬变电磁处理系统。　４．３探测结论　在图３中，偏右ｌ　５～３　０　ｍ、前方　３０～５０　ｍ范围存在一处低阻异常区域，　推测为空巷局部地区存在积水较严重的反　映。　简称ＴＥＭ，它是利用不接地回线或接地线　源向地下发射一次脉冲磁场，在一次脉冲　磁场间歇期间，利用线圈或接地电极观测　以获得掘进迎头前方尽可能完整的水文地　二次涡流场的方法。通过测量断电后各个　质信息。　时间段的二次场随时间变化规律，可得到　不同深度的地电特征。　＝前方４０～５０　ｍ有一阻值略微偏低区　３．３参数选择　１８０　ｍ　接收等效面积：３１．４　ｍ　发射电流：２．５Ａ关断时间：ｌ　８０　ＵＳ采　域，呈横向条带状分布，推测为可能存在空　高，没有发现低阻异常区域。　整体来看，仅局部积水较为严重，和周　围连通性不强，探测范围内没有大面积充水　区。　发射等效面积：Ｉ．５　ｍ　ｘ１．５　ｍ×８０匝　巷、且有积水的反映。在远处视电阻率值偏　２采空区积水特点分析和物理前提　作用下，顶板塌落，形成冒落带、裂隙带　煤层多数采空区在重力和地层应力　样道数：３０道重复频率：２５　Ｈｚ　和弯曲带。这些地质因素的变化，使得采　４实例分析　空区的地球物理特征发生了显著变化，使　４．１简略地质概况　得该地段视电阻率值的层状分布特征发　４．４验证情况　经钻探验证，前方４０～５０　ｍ条带状分　山西朔州某煤矿井下４煤巷道，探测位　布的阻值略微偏低区域为一空巷，底板轻　生显著改变。因此采空区与正常岩层地段　置位于以前掘进留下的巷道迎头（图１），接　微积水，该处低阻电性特征可能是积水和　具有电性差异，利用这种物性差异可以　近煤矿边界，该处附近老巷多，充水情况未　金属支护共同的反映。　获取采空区异常，上述因素造成的明显差　知，希望提前对该处附近的采空区积水情　偏右ｌ　５～３０　ｍ　前方３０～５０　ｍ较强的　异正是利用瞬变电磁法进行水文地质勘　况进行探测，为下一步掘进主巷道提前做防　低阻区域为局部低洼、似老巷小水仓处区域　探的地球物理前提。因此具有良好的电　治水工作（图２）。　积水，水量不大。　磁法勘探地质条件，从而达到探测采空区　边界的目的。　４．２探测方法　在独头巷道迎头对矿界外侧进行探　测，探测空巷积水程度以及是否存在大面　本例探测环境较好，探测结果分辨率　高，对巷道走向反映准确、明显，对积水范　围的相对较强区域分辨清晰，分布方位和距　离定位准确。　３仪器选择、施工装置和参数选择　３．１仪器选择　性能优良的仪器，是保证探测精度的基　产的ＰＲＯＴＥＭ一４７（增强型）瞬变电磁仪，　干扰能力强，稳定性高。　积采空充水区；因采用侧帮探测条件不具　备，所以采用超前探测方式。　探测时以掘进方向为基准０。，在横向　５结语　通过探测实例证明，矿井瞬变电磁法对　础。本次探测采用加拿大ＧＥ０ＮＩｃｓ公司生　上由左偏４５。～右偏４５。，间隔１５。方向进行　探测，在纵向上，对横向的每个角度分别再　于探测采空区积水，是一种行之有效的办　向进行探测，共计４９个探测方位；处理软件　仪器探测精度高，关断时间小，盲区小，抗　进行上偏４５。～下偏４５。，间隔ｌ５。等多个方　法．瞬变电磁法与其他矿井物探方法相比，　功率大，探测距离远，精度高，施工效率高，　优势明显，灵活的改变施工装置和参数，采　用多种处理技术手段，可达到良好的效果。　随着研究工作的不断深入和改进，瞬变电　磁法在煤矿井下探测ｒｌＪ的成用将有ｔ分广　阔的前景，对煤矿防治水害乃至煤矿安全　生产具有重要的意义。　参考文献　［１】牛之琏．时间域电磁法原理［Ｍ】．长沙：中　南工业大学出版社，ｌ９９２．　［２】刘树才，岳建华，刘志新．煤矿水文物探　技术与应用［Ｍ】．徐州：中国矿业大学出　图１　探测位置示意图　图２水平探测视电阻率值横向平面图　版社，２００５．　科技创新导报Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　Ｈｅｒａｌｄ　５７