淺談瞬變電磁法在煤礦井下探測中的應(yīng)用

劉中久

（黑龍江省七臺河市七煤集團新富煤礦，黑龍江 七臺河 154600）

1 概念及原理

瞬變電磁法，是利用不接地回線或接地線源向地下發(fā)射一次脈沖磁場，在一次脈沖磁場間歇期間利用線圈或接地電極觀測地下介質(zhì)中引起的二次感應(yīng)渦流場，從而探測介質(zhì)電阻率的一種方法。瞬變電磁法的勘探原理是利用人工在發(fā)射線圈加以脈沖電流,產(chǎn)生一個瞬變的電磁場,該磁場垂直發(fā)射線圈向兩個方向傳播,通常是在地面布設(shè)發(fā)射線圈,依據(jù)半空間的傳播原理,把地面以上的忽略。當磁場沿地表向深部傳播,遇到不同介質(zhì)時,產(chǎn)生渦流場。當外加的瞬變磁場撤銷后,這些渦流場以磁場的形式釋放所獲的能量,利用接收線圈測量接收到的感應(yīng)電動勢。

2 礦井瞬變電磁法觀測系統(tǒng)研究

礦井瞬變電磁法的測量與環(huán)境以及地面的差距非常大，在選擇系統(tǒng)上應(yīng)該注意到的是回線組合觀測系統(tǒng)是不應(yīng)該按照地面的條件來進行選擇。第一是因為井下物距離的測點較近，第二是因為井下地質(zhì)所處于的環(huán)境是和地面有所不同的，不能采用地面上大的每一種回線來進行組合觀測在井下測量，所以我們只能采用一個邊長在2m左右的回線來組合觀測系統(tǒng)進行測量。為了保證有足夠的發(fā)射功率和能感應(yīng)到足夠強的有用的信息，采用多匝數(shù)的小回線組合觀測系統(tǒng)測量。礦井瞬變電磁法應(yīng)用于井下主要為了探測巷道不同位置和不同形態(tài)的含水構(gòu)造，而礦井突水構(gòu)造主要為導(dǎo)水斷層、含水巖溶、富水陷落柱和老窯水等，這些突水構(gòu)造分別可以用近直立的薄脈、圓柱體和球體等低阻模型模擬。

3 應(yīng)用實例

對龍煤集團七臺河分公司新富煤礦五井60右一片探測情況說明如下：

工程概況。新富煤礦隸屬于龍煤集團七臺河分公司，經(jīng)過多年開采，前部采空區(qū)范圍較廣，老空區(qū)賦水情況復(fù)雜，嚴重影響安全生產(chǎn)，為探明五井60右一片正前方巖體賦水性進行本次探測。探測位置在60右一片3號點前53m處。

探測現(xiàn)場頂板錨鎖支護和地質(zhì)條件等不立因數(shù)會對探測結(jié)果造成一定的影響。

綜合分析及建議。圖為新富煤礦五井60右一片迎頭瞬變探測數(shù)據(jù)解析結(jié)果圖。由圖可以看出從迎頭前進左方60～72m的區(qū)域范圍內(nèi)為弱水區(qū)域，前進到弱水區(qū)域時應(yīng)提前打鉆進行驗證，確保安全無誤的情況下再進行掘進施工。

由于本次探測受現(xiàn)場條件影響，鐵器和鐵支護等對數(shù)據(jù)解析造成一定影響。建議在進行工作面回采前做好以下工作：

其一，建議采取預(yù)測預(yù)報、有掘必探、先探后掘，先治后采的原則進行綜合治理。

其二，建議針對本次探測相對低阻區(qū)異常區(qū)域進行必要的打鉆疏水以保證安全生產(chǎn)。

其三，建議在驗證后進行資料收集和整理，以確定有效的深度系數(shù)及電阻率系數(shù)，為以后探測工作積累數(shù)據(jù)，保證探測精度。

［1］鄧新剛，袁汝安，劉曉.瞬變電磁技術(shù)在煤礦防治水中的實踐與應(yīng)用［C］//第七屆全國煤炭工業(yè)生產(chǎn)一線青年技術(shù)創(chuàng)新文集，2010，（12）：22-23.

［2］范照晉,黨瑞榮.瞬變電磁測井通信及地面系統(tǒng)研究［D］.西安石油大學，2010.

［3］楊金偉，郭金風.瞬變電磁法在煤礦井下探測中的應(yīng)用［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2012，（12）：15-16.

［4］靳雄杰，田文，王俊.瞬變電磁法在探測中深層礦體中的應(yīng)用［J］.中國石油和化工標準與質(zhì)量，2010，（10）：193-194.

［5］魏遂亭.瞬變電磁法在井下水文地質(zhì)探測中的應(yīng)用［J］.中州煤炭，2010，（01）：44-45.

［6］胡博.礦井瞬變電磁場數(shù)值模擬的邊界元法［D］.中國礦業(yè)大學，2010.

［7］解海軍.煤礦積水采空區(qū)瞬變電磁法探測技術(shù)研究［D］.中國地質(zhì)大學（北京），2009.

［8］馬兆峰.礦井瞬變電磁法在勘探陷落柱富水性中的應(yīng)用［J］.煤，2010，（02）：87-88.

［9］蘇林，劉鑫，劉淼.瞬變電磁法在煤礦富水區(qū)探測中的應(yīng)用［J］.工程地球物理學報，2011，（01）：142-143.

［10］孫吉益.煤礦井下瞬變電磁探測影響因素探測［J］.河北煤炭，2007，（6）：239-240.