掘進巷道水害井下瞬變電磁超前探測

趙　莉（安徽省煤田地質(zhì)局第三勘探隊,安徽　宿州　234000）

掘進巷道水害井下瞬變電磁超前探測

趙莉
（安徽省煤田地質(zhì)局第三勘探隊,安徽宿州234000）

摘要：瞬變電磁法是礦井防治水害的主要技術手段之一，本文介紹了瞬變電磁法的基本原理和該方法在巷道超前探測上的方法技術，論述了礦井瞬變電磁技術在探測巷道掘進頭前方水的有效性，并結合實例證明該方法可以準確反映巷道前方地質(zhì)體的空間特征，為防治掘進巷道水害提供了依據(jù)，很好地滿足礦井巷道超前探測預報的要求。

關鍵詞：礦井瞬變電磁法；煤礦水害；超前探測；防治水

0　前言

礦井瞬變電磁法是近年來發(fā)展起來的在煤礦井下巷道內(nèi)探查其周圍空間不同位置，不同形態(tài)含水構造的礦井物探方法之一，其憑借體積效應小、方向性強、分辨率高、對低阻區(qū)敏感等一些優(yōu)點，已成為煤礦水害探測的最佳選擇方法[1]。

祈南礦斷層的力學性質(zhì)多數(shù)為壓性，屬于阻水斷層。根據(jù)14-18孔和補22-3孔對F8斷層（正斷層）和F9斷層（正斷層）抽水試驗，q=0.0007～0.0005l/s.m，K=0.00299～0.000208m/d。說明自然狀態(tài)下斷層的導水性較差，富水性弱。從多處揭露斷層的情況看，斷層中部僅以斷層面的形式存在，而未形成破碎帶，并且斷層附近擠壓、扭動痕跡明顯是正斷層不導水的主要原因之一。

1　施工技術及測點布置

超前探測主要是在掘進巷道迎頭利用直接或間接的方法向巷道掘進方向進行探測，探測前方是否存在地質(zhì)構造或富水體及導水通道，為巷道的安全掘進提供詳細的地質(zhì)資料。祈南礦在掘進過程中利用瞬變電磁法對掘進頭前方進行探測。

由于受巷道迎頭空間的限制，礦井瞬變電磁法的發(fā)射和接收線圈的幾何尺寸受到的一定的制約，只能采用多匝小回線的發(fā)射和接收裝置形式，即邊長為2～3m。測點布置在巷道迎頭空間位置，即從巷道迎頭左側(cè)開始，首先使發(fā)射、接收天線的法線垂直巷道左側(cè)面進行測量，然后旋轉(zhuǎn)天線，使天線的法線方向與巷道的左側(cè)形成一定夾角進行探測；當天線的法線方向與巷道迎頭界面垂直時，根據(jù)其主迎頭斷面的寬度布置1～2個測點；到巷道迎頭右側(cè)時再旋轉(zhuǎn)天線，使法線方向與巷道右側(cè)形成一定夾角進行探測，同時調(diào)整天線的法線與巷道底板的夾角大小，以探測巷道頂板、順層和底板方向的圍巖變化情況，其探測方向如圖1所示，測點間距2～5m，共布置個物理點。

2　應用實例

圖2為迎頭位置礦井瞬變電磁超前探測視電阻率擬斷面圖：橫坐標在0～150之間對應巷道左側(cè)幫，150～250之間對應巷道迎頭位置，250～400之間對應巷道右側(cè)幫，縱坐標為沿探測方向距離，單位均為m。左圖為向頂板方向探測結果，中圖為順巷道掘進方向探測結果，右圖為向前方底板探測結果。

分析頂板探測結果中視電阻率等值線變化規(guī)律可以看出，縱坐標小于40m、橫坐標在0～40范圍，對應迎頭前方及兩側(cè)幫頂板范圍，視電阻率等值線橫向變化差異小，等值線分布均勻，橫向基本呈平行分布，等值線數(shù)值大于6Ω?m，為明顯高阻反映，說明迎頭頂板對應探測范圍內(nèi)賦水性弱。橫坐標在0～10之間和25～40之間位置、縱坐在40～125m之間范圍，對應迎頭位置左右兩側(cè)幫頂板，視電阻率等值線橫向變化差異大，縱向變化小，視電阻率等值線值在4Ω?m左右。橫坐標在15～25之間、縱坐在40～95m之間范圍，視電阻率等值線橫向變化差異大，視電阻率等值線值小于3Ω?m，比兩測幫低，為明顯低阻異常反映，說明迎頭前方頂板對應探測范圍局部賦水性較強，縱坐標在95～125m之間，等值線數(shù)值大于4Ω?m，說明頂板對應探測范圍賦水性較弱。

分析順掘進方向探測結果中視電阻率等值線變化規(guī)律可以看出，縱坐標小于35m、橫坐標在0～40范圍，等值線數(shù)值大于5Ω?m，為明顯高阻反映，說明迎頭前方對應探測范圍內(nèi)賦水性弱。縱坐標在35～70m之間，等值線橫向變化較大，等值線數(shù)值小于3Ω?m，為相對低阻異常反映，特別是右側(cè)幫反映最明顯，說明迎頭右側(cè)幫對應探測范圍局部賦水裂隙發(fā)育。分析視電阻率等值線沿探測方向變化特征，縱坐標在35m左右位置，等值線出現(xiàn)明顯扭曲現(xiàn)象，等值線數(shù)值由高阻突然減小到低阻，為構造發(fā)育反映，局部賦水裂隙發(fā)育。

分析向底板探測結果，縱坐標小于35m、橫坐標在0～40范圍等值線數(shù)值大于5Ω?m，為明顯高阻反映，說明迎頭前方底板對應探測范圍內(nèi)賦水性弱。縱坐標在35～70m之間，等值線橫向變化較大，等值線數(shù)值小于3Ω?m，為相對低阻異常反映，特別是右測幫底板反映最明顯，迎頭右側(cè)幫底板對應探測范圍局部賦水裂隙發(fā)育。分析視電阻率等值線沿探測方向變化特征，縱坐標在35m左右位置等值線出現(xiàn)明顯扭曲現(xiàn)象，等值線數(shù)值由高阻突然減小到低阻，同樣為為構造發(fā)育反映，與順層方向探測有聯(lián)系，局部賦水裂隙發(fā)育。

3　結論

通過利用瞬變電磁法對掘進頭前方進行探測，得出如下結論：迎頭位置側(cè)幫外30m左右位置構造發(fā)育，前方25～45m之間、頂板上15～35m之間局部富水裂隙發(fā)育，底板賦水性相對弱，通過綜合礦井地質(zhì)和水文地質(zhì)資料分析，探測準確，具有很高的可行性。因此，采用瞬變電磁法能夠準確、快速的探測礦井巷道水害。

參考文獻：

[1]于景邨.礦井瞬變電磁法勘探[M].徐州中國礦業(yè)大學出版社,2007.

作者簡介:趙莉(1974—)，女，宿州市人，工程師，主要從事：煤田地質(zhì)工作。