瞬变电磁仪在广丰煤矿井下防治水中的应用

瞬变电磁仪在广丰煤矿井下防治水中的应用

王,挥

昭通市广丰煤炭运销有限责任公司  云南 昭通  657002

摘要：矿井瞬变电磁法是目前井下物探的重要手段之一。利用对电阻的异常灵敏反应,将采集到的数据分析处理、绘制出视电阻率测深剖面、视电阻率解释顺层切片,可直观地对煤系地层的采空区展布、含水层及其富水性、断层的富、导水性进行评价,可有效避免矿井开采过程中带来的地质危害及资源浪费。

关键词：瞬变电磁法；工作原理；防治水；感应电流

0引言

矿井开采过程中往往会有各种水体通过地下导水系统进入矿井,从而危害矿井安全,利用物探方法精准的探测煤层顶底板含水层富水区,为矿产资源的合理开发、利用和安全生产提供可靠的依据,成为物探服务矿井地质的一个重要任务。分析了不同断距条件下瞬变电磁的响应特征。发现当断层构造存在时，瞬变电磁晚期视电阻率断面表现为连续渐变电性变化规律：在上升盘区域，中间层层厚变大，异常幅值增强；在断层带附近，表现为层厚变薄，电阻率异常幅值减弱；在下降盘区域，电阻率异常幅值减弱，层厚变薄，且断距越大，瞬变电磁响应的幅值变化也越大。

1工程概况

昭通市广丰煤炭运销有限责任公司为云南英茂集团下属二级公司。广丰煤矿于2016年5月开工建设，2020年10月20日取得安全生产许可证，11月16日评级为国家煤矿二级安全生产标准化矿井，同时也是云南省防治水示范矿井。煤矿老窑密布，采空区积水面积、水量、标高已探明，水文地质类型复杂。在矿井建设期间严格执行“有掘必探、先探后掘、先探后采、先治后采”；严格按照国家标准规定“物探先行、钻探验证”的实施，尤其是瞬变电磁仪井下的运用，圈定了异常区。为矿井防治水提供可靠的依据，据2018年9月《防治水细则》实施以来，广丰煤矿井下运用瞬变电磁实施物探27次，划出异常区30余个，通过钻探验证后有2个异常区域含少量裂隙水。下面通过YCS200（A）型瞬变电磁探测仪特性结合矿井探测情况做简单阐述。

2工作原理

矿井瞬变电磁法属于时间域电磁法。利用不接地回线于井下巷道内设置通以一定电流的发射线圈，在其周围空间产生一次电磁场，从而在巷道周围导电岩矿体中激发产生感应电流；通过发射间歇测量煤（岩）中电性不均匀体感应产生的二次场随时间的变化，来查明各种地质目标体。。矿井中的富水区与周围岩明显的电性差异为矿井瞬变电磁法的应用提供了地球物理前提，且在实际应用中取得了良好的效果。

3瞬变电磁仪在广丰煤矿井下防治水中的应用

3.1选用仪器及施工方法

广丰煤矿选用仪器为：武汉地大华睿地学技术有限公司研制的YCS200（A）型瞬变电磁探测仪（照片1）。

照片1  YCS200（A）矿用本安型瞬变电磁仪主机

施工方法选用广丰煤矿+2472甩道施测为例：沿+2472m甩车场及绕道开口位置（照片2），布置测线3条，每条测线10个物理点，总计30个物理点。通过在掘进头移动发射接收线圈，形成3条超前探测的实测图（分别为巷道顶板方向、顺层方向、底板方向）。布置图见图1。

照片2   YCS200（A）瞬变电磁仪现场施测

图1  巷道顶板、顺层、底板方向布置图

3.2成果解译分析

在视电阻率断面图上，视电阻率更加直观，富水区域或含水构造将呈现较深的颜色，可直观确定出相对低阻异常体的空间赋存情况和异常的强弱。+2472m甩车场及绕道顶板、顺层、底板方向探测视电阻率断面图见图2-4。

图2（顶板）

图3（顺层）

图4（底板）

从图3、图4可以看出，此次瞬变电磁勘探顺层盲区约为20m，视电阻率<4Ω.m的区域圈定为富水异常区，4Ω.m<视电阻率值<8Ω.m的区域为较弱富水异常区，视电阻率值>8Ω.m的区域划分为弱富水区。同时，从图3、图4中看出，横向40～60m、纵向70～90m，横向55～75m、纵向55～75m，为2个低阻区，距巷道开口点分别约为70m、55m，距巷道右帮侧约为40m、55m为圈定的富水异常区。

4应用分析验证

通过瞬变电磁探测，在+2472m甩车场及绕道顺层、底板方向圈定2个富水异常区，分别位于顺层横向40～60m、纵向70～90m，底板横向55～75m、纵向55～75m，两个富水异常区视电阻率值均<4Ω，且与深部沟通。根据物探成果，我矿通过对富水异常区施工探放水钻孔，在打钻过程中，顺层钻孔在62～95m处遇4m³/h的涌水，底板钻孔在60～80m处遇2.5m³/h涌水，经探放水工作证实涌水区与物探探测结果基本吻合。

5结论

（1）通过瞬变电磁法确定了+2472m甩车场及绕道前方的富水异常情况。

（2）通过探放水工作确定了+2472m甩车场及绕道前方的积水范围及积水量。

（3）物探、钻探两种方法结合起来：瞬变电磁法预报含水区域，钻探验证，可行。能够有效地为矿井防治水提供可靠的安全生产保障。

参考文献

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作者姓名：王挥，1993.5-，男，汉族，云南红河人，2017年7月毕业于西藏大学，资源勘查工程专业，本科学历，助理工程师职称；现在昭通市广丰煤矿运销有限责任公司，从事煤矿技术管理工作。

工作单位：昭通市广丰煤炭运销有限责任公司

单位邮编：657002