簡述CUGTEM-GK地面瞬變電磁法儀在隧/巷道超前預報方面應用

歐紹民

（安徽省核工業勘查技術總院，安徽蕪湖241000）

1 CUGTEM-GK地面瞬變電磁法儀應用領域

CUGTEM-GK地面瞬變電磁法儀主要用于中淺部（地下5～600m深度）地質勘查、金屬礦產及某些非金屬礦產勘查；在地面探測含水層、斷層含水性、煤層結構和陷落柱；探測良導性礦體埋深和產狀，探測蘊礦構造；水文工程地質及工程地質勘查；煤田以及地熱田勘查；尋找地下管道、考古勘查及軍事工作勘查；隧道、巷道等半空間環境的超前探測，距離能達到300m。隧道、巷道實際使用過程中主要用于預報掌子面前方未開挖段的地質情況，具體如下：

（1）對照設計圖提供的地質、水文資料，預報地質、水文條件變化情況及對施工的影響程度。

（2）預報可能出現塌方、滑動的部位、形式、規模及發展趨勢，提出處理措施。

（3）預報可能出現突然涌水、突泥的地點，涌水、地下水泥砂含量及對施工的影響。

（4）預報軟巖內鼓、片幫掉塊地段及對施工的影響程度。

（5）對隧道要穿過不穩定巖層、斷層、破碎帶、軟弱層、煤層、放射性、高地應力、高地溫、巖溶洞穴、巖溶管道、地下暗河的位置、大小、規模、充填情況以及斷裂帶的位置、寬度、破碎程度做出預報，以便及時改變施工方法或采取應急措施。

（6）超前地質預報為設計和施工提供可靠依據；降低地質災害發生的風險；為編制交工文件提供可靠的地質資料。

（7）用于找尋地多金屬礦床、找水、地下電性分層、圈定地下充水溶洞及陡傾角地質構造探測，特別適用于煤層及煤層采空（塌陷）區、充水區的探測。

2 CUGTEM-GK地面瞬變電磁法儀主要特點及參數

2.1 CUGTEM-GK地面瞬變電磁法儀主要特點

CUGTEM-GK地面瞬變電磁法儀（圖1）具有以下特點：

（1）體積小、重量輕、施工方便。采用一體化設計，接收機、發送機、放大器三部分合為一體，便于攜帶和施工。

（2）高性能和低功耗。采用工控機作為核心控制器，既提高了性能又降低了功耗。

（3）測量精度高、寬動態。

（4）反射式液晶屏、功耗極低，能在陽光直射下工作。

（5）先進的解釋軟件系統。包括地面工作的半空間解釋軟件系統與地下（井下巷道、隧洞、軍事工程等）工作時的全空間解釋軟件系統。

2.2 CUGTEM-GK地面瞬變電磁法儀主要技術參數

CUGTEM-GK地面瞬變電磁法儀主要技術參數詳見表1及表2。

圖1 CUGTEM系列瞬變電磁儀超前勘探發射/接收裝置（左）及防水防潮防塵的精細化面板（右）

表1 CUGTEM-GK地面瞬變電磁法儀主要技術參數

3 隧/巷道超前預報應用實例

3.1 超前探工程實例（CUGTEM-GK）

勘查單位及時間：某隧道，勘查內容：查明巷道前方可能存在的采空區富水性情況，裝置布置：沿巷道掘進頭，布置測線3條（頂板斜向上30°、順層、底板斜向下30°方向），通過在掘進頭移動發射接收線圈，形成3條超前探測的實測剖面（見圖2）。

表2 CUGTEM-GK地面瞬變電磁法儀主要技術參數單套配置清單

3.2 超前探工程實例（CUGTEM-GK）

勘查單位及時間：某電站，勘查內容：查明引水洞開挖過程中前方的超前預報，裝置布置：本次瞬變電磁法勘探試驗施工布置與工作量，沿引水洞開挖掌子面布置測線3條（向上45°，水平向前，向下45°三個方向），通過在掌子面移動發射接收線圈，形成3條超前探測的實測剖面（見圖3）。另外沿著公路和引水洞平行方向布置側線2條，分別為水平方向和向下30（°圖4），實測圖示：掌子面等電阻率斷面扇形圖資料解釋。

掌子面超前探測共獲得實測扇形剖面3幅，分別為掌子面前上方45°仰角探測扇形剖面（頂板）、掌子面前方探測扇形剖面（順層）、掌子面前下方45°俯角探測扇形剖面（底板）。圖中深色區域為低阻異常區，圖3-a、圖3-c低阻異常區各2處，分列為1#、2#低阻異常區；圖3-b低阻異常區1處，為1#低阻異常區。

資料解釋：掌子面向前偏左45°方向80m處有低阻體異常，且三個方向均表現低阻異常，根據現場地質資料推測，懷疑有溶洞存在。掌子面中間正前方和正前方向上45°方向，距離約30m方向，有低阻體異常。另外掌子面向前偏右轉角方向有高阻體異常，根據據現場資料，向前偏右轉角方向有溶洞存在，且溶洞出露，內部不含水，因此在此表現為高阻體異常反應。

圖2 超前探測剖面

4 結論

通過實際應用對比分析，CUGTEM-GK在超前探工程施工預測預報中能克服巖石屏蔽作用，在具體應用中其主要特點表現為經濟、快捷、準確。

圖3 等電阻率斷面扇形圖（順層）

圖4 側線電阻率剖面圖（上）向下30°側線電阻率剖面圖（下）

掌子面超前探測過程中，實測扇形剖面一般以3幅為主，分別為掌子面前上方45°仰角探測扇形剖面（頂板）、掌子面前方探測扇形剖面（順層）、掌子面前下方45°俯角探測扇形剖面（底板）。通過三幅剖面進行對比，可準確確定掌子面前方一定范圍內巖性及特殊體質體情況。