瞬變電磁法在煤礦老空水探測及斷層含水性評價方面的應用

摘 要：介紹了地面瞬變電磁技術的應用特點、工作原理及方法；闡述了瞬變電磁法在煤礦采空區積水探測、斷層賦水評價方面的應用效果；圈定了采空區的范圍、積水區域及易突水地段；為煤礦安全施工提供了依據。

關鍵詞：瞬變電磁 老空水 斷層水 應用效果

中圖分類號：P5 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（c）-0114-02

水害是影響煤礦安全生產的主要因素之一。瞬變電磁技術具有對低阻區敏感、體積效應小、探測方向性強、分辨率高、施工快速的優點。可以用來探測煤礦采空積水區、評價并圈定斷層位置及裂隙的賦水地段，為煤礦的各種水害防治提供依據。

1 瞬變電磁法的原理

瞬變電磁法（TEM）屬時間域電磁法，是利用不接地回線或接地電極向地下發送脈沖式一次場，用線圈或接地電極觀測由該脈沖磁場感應的地下渦流產生的二次電磁場（純異常場）的空間和時間分布，達到在時間上由先到后、深度上由淺到深的探測目的，以了解地下介質的電性差異，圈定異常的形態，進而探測目標體。

2 瞬變電磁法的裝置方式、參數選擇及工作方法

測區概括：測區中西部小煤礦采空區大體范圍、東北部及外圍為已知大礦采空區，測區南部邊緣貫穿東西全區為前高村地層。

3.1 剖面圖分析

選取穿過測區中心的560線視電阻率斷面等值線圖（圖2）作以說明：圖中橫坐標為測點號，縱坐標為深度，藍色～紅色的過渡表示視電阻率由低到高的逐漸變化。整體上看，視電阻率等值線連續且變化不大，在不同程度上反映了測區地層相對穩定，沿測線方向地層產狀趨于平穩；縱向上由淺至深其視電阻率基本呈現由低到高的電性特征，至350 m左右深為最高，再向深部逐漸降低，該特征基本代表整個測區的電性特征。等值線圖上150 m以淺的低視電阻率主要反映第四系黃土層夾礫石、粘土和二疊系上部泥巖、砂質泥巖；圖中350 m左右深的視電阻率高阻異常推測為石炭系上部灰巖的反映，再向下視電阻率逐漸降低推測為石炭系中厚層狀泥巖和砂質泥巖的反映。在該剖面中部、深300 m左右280～460號點之間出現了相對高阻區，等值線圖在相應深度顯示為相對高阻隆起，推測為煤礦采空區的反映。

3.2 沿層切片圖分析

3.3 成果小結

（1）小煤礦開采的采空區形態不規則，其西北已延伸測區外、東北與已知礦采空區基本連成一體。該區主要以高阻異常圈定，其賦水性不強；說明該采空區以空區為主，即便含水其規模也不大。在測區東北角的采空區為少量積水區。

（2）前高村斷層處在測區內南邊緣。在斷層帶上以高阻條帶異常為主，低阻條帶異常不甚明顯，說明斷層帶寬度不大。根據瞬變電磁不同縱斷面圖低阻位置推測該斷層西半部與原位置基本一致，在東半部推測該斷層向南逐漸位移10～20 m。推測該斷層賦水性不好，斷層上部水可能已被疏干。

（3）雖然前高村斷層以北未發現具一定規模的構造痕跡，但在測區東部的240/820～380/860號點存在小的低阻裂隙條帶可能突水；且二1煤底板為L7～L9生物灰巖，其灰巖淺部地下水循環強烈，巖溶裂隙較發育，在煤礦開采時應引起重視。

綜合以上物探成果結合已收集到的地質資料認為：該測區西部采空區基本不積水，米村礦采空區可能存在少量老空水；斷層水上部可能已被疏干，前高村斷層以北未發現具一定規模的構造痕跡，水文地質條件對采礦活動應無大的影響。

4 結語

實踐證明，采用地面瞬變電磁法用于煤礦老空水探測及斷層賦水性評價，技術效果突出。與其它物探方法相比，具以下優點：（1）不受場地限制，探測深度大，正常情況下一般可達500 m以上；（2）定位準確，盡管瞬變電磁也屬于體積探測，但實測效果表明其異常定位準確、有效；（3）靈敏度高，該方法測量的是純二次瞬變場，富水低阻地質異常體能引起較強的二次渦流場，而貧水高阻體引起的二次場較弱，因此，對低阻含水地質異常體特別靈敏；（4）探測效率高，與傳統的直流電法探測相比，施工方便、快捷。相信隨著該技術的進一步發展與完善，其在煤礦防探水工作中將會發揮越來越大的作用，推廣應用前景十分廣闊。

參考文獻

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