小線框瞬變電磁儀在強干擾煤礦采空區探測中的應用

摘 要：在煤礦采空區進行建設，就需要對采空區進行治理，而治理就需要查清采空區的分布狀況。但有的采空區地電干擾嚴重，影響探測精度。通過采用小線框瞬變電磁儀在某強干擾礦區進行采空區探測，取得了較好的效果。

關鍵詞：小線框；瞬變電磁；探測；采空區

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.14.074

煤礦的好多建設受場地限制都必須建在已有的采空區上，但這些采空區分布狀況不清楚，這就需要對擬建場地開展采空區探測工作。目前探測采空區用的最多的物探方法是瞬變電磁法[1-2]，且大都采用大線框瞬變電磁儀進行，這些儀器在地電干擾較強區域工作時，只能靠增加疊加次數和加大供電電流來抑制干擾，但這些儀器一是受發射機限制，電流不可能過大，二是增加疊加次數會使野外采集的數據大大失真，影響到采空區的探測精度[3]。通過采用小線框瞬變電磁儀在某煤礦強干擾區域開展采空區探測，取得了良好效果。

1 測區概況

本次測區位于陜西榆林某礦，礦方要在指定的100×40m擬建場地范圍內開展采空區探測工作。該場地內堆放有各種金屬物，上面還有電線，地電干擾嚴重。

井田內侏羅系中統延安組的3號煤層是區內主要可采煤層和本次工作的主要目的層。煤層厚度變化在9.75～11.21m之間，平均10.61m，煤層埋深150m左右。

2 采空區電性特征

煤層被開采后，致使周圍巖層破碎和出現大量的空隙和裂隙，故該處電阻率會偏高于完整巖石處的電阻率；如果采空區內的空隙被水或泥質物充填，則該處的電阻率將明顯低于周圍完整巖石的電阻率，表現出一定的低電阻率特征[1-2]。針對本區，煤層被開采后，在采空區中有積水，積水后的采空區在電性上就表現為明顯的低電阻率異常反映。這是電磁法采空區積水情況的物理依據。

3 使用儀器、工作參數及工作布置

本次采空區探測采用西安強源物探研究所研制生產的EMRS-3型微機電磁勘探儀。工作采用重疊回線裝置，發射接收線框均為3m×3m，發射電流800A。本區共布置測線5條，均為東西向測線，點距為5m，共完成瞬變電磁法坐標點130個。

4 成果分析

4.1 剖面圖分析

圖1是本次探測工作的10線剖面，圖中的等值線為視電阻率等值線，圖中黑色虛線為煤層界面，黑色虛線橢圓為推斷的采空異常區。從圖中可以看出，在剖面50～120m垂深150m部位出現視電阻率等值線扭曲變化特征，出現了明顯的低電阻率異常，推斷為采空區反映。

4.2 平面圖分析

圖2為根據各剖面數據，順著煤層標高做的順層平面成果圖，圖中的陰影部分為推斷的采空積水區異常。從圖中視電阻率等值線的展布特征可以看出，由10～50線的10～130號點控制測的區域為低電阻率值異常區，推斷為采空積水區異常。該異常區幾乎橫跨所有5條測線，從視電阻率絕對值分析，其與圍巖的電性差異明顯，推斷其富水性較強。

5 鉆探驗證

依據以上剖面圖及平面圖分析后，在10線90號點進行了鉆探驗證工作，結果在145m以上鉆進正常，但從145m開始就出現了漏水現象，在148m處出現掉鉆現象，說明打到了采空區。驗證孔的結果與物探推斷的結果一致，說明了物探結果的可靠性。

6 結論

通過小線框瞬變電磁儀在某強干擾煤礦采空區探測中的應用，說明采用小線框瞬變電磁儀進行探測可以基本達到良好效果，且野外施工方便，地形起伏影響小，抗干擾能力強，鋪設線框簡單，具有良好的應用前景。

參考文獻：

[1]張開元，韓自豪，周韜.瞬變電磁法在探測煤礦采空區中的應用[J].工程地球物理學報，2007（04）：341-344.

[2]楊光，陳玉玖，姜志海.小回線源瞬變電磁法在煤礦積水采空區探測效果分析[J].工程地球物理學報，2011（04）：399-402.

[3]楊農合，王輝，徐小林，吳朝俊，楊寧寧，王寶琛.應用瞬變電磁法小線框大電流探測隱伏斷層[J].物探與化探，2011（01）：81-85.

作者簡介：王峰（1977-），男，甘肅張掖人，主要從事煤礦開采及煤礦災害防治等方面的工作。