小線框瞬變電磁儀在強干擾煤礦采空區(qū)探測中的應(yīng)用

摘 要：在煤礦采空區(qū)進行建設(shè)，就需要對采空區(qū)進行治理，而治理就需要查清采空區(qū)的分布狀況。但有的采空區(qū)地電干擾嚴(yán)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(qū)進行采空區(qū)探測，取得了較好的效果。

關(guān)鍵詞：小線框；瞬變電磁；探測；采空區(qū)

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

煤礦的好多建設(shè)受場地限制都必須建在已有的采空區(qū)上，但這些采空區(qū)分布狀況不清楚，這就需要對擬建場地開展采空區(qū)探測工作。目前探測采空區(qū)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(qū)域工作時，只能靠增加疊加次數(shù)和加大供電電流來抑制干擾，但這些儀器一是受發(fā)射機限制，電流不可能過大，二是增加疊加次數(shù)會使野外采集的數(shù)據(jù)大大失真，影響到采空區(qū)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(qū)域開展采空區(qū)探測，取得了良好效果。

1 測區(qū)概況

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

井田內(nèi)侏羅系中統(tǒng)延安組的3號煤層是區(qū)內(nèi)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(qū)電性特征

煤層被開采后，致使周圍巖層破碎和出現(xiàn)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(qū)內(nèi)的空隙被水或泥質(zhì)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(xiàn)出一定的低電阻率特征[1-2]。針對本區(qū)，煤層被開采后，在采空區(qū)中有積水，積水后的采空區(qū)在電性上就表現(xiàn)為明顯的低電阻率異常反映。這是電磁法采空區(qū)積水情況的物理依據(jù)。

3 使用儀器、工作參數(shù)及工作布置

本次采空區(qū)探測采用西安強源物探研究所研制生產(chǎn)的EMRS-3型微機電磁勘探儀。工作采用重疊回線裝置，發(fā)射接收線框均為3m×3m，發(fā)射電流800A。本區(qū)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(biāo)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(qū)。從圖中可以看出，在剖面50～120m垂深150m部位出現(xiàn)視電阻率等值線扭曲變化特征，出現(xiàn)了明顯的低電阻率異常，推斷為采空區(qū)反映。

4.2 平面圖分析

圖2為根據(jù)各剖面數(shù)據(jù)，順著煤層標(biāo)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(qū)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(qū)域為低電阻率值異常區(qū)，推斷為采空積水區(qū)異常。該異常區(qū)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(jù)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(jié)果在145m以上鉆進正常，但從145m開始就出現(xiàn)了漏水現(xiàn)象，在148m處出現(xiàn)掉鉆現(xiàn)象，說明打到了采空區(qū)。驗證孔的結(jié)果與物探推斷的結(jié)果一致，說明了物探結(jié)果的可靠性。

6 結(jié)論

通過小線框瞬變電磁儀在某強干擾煤礦采空區(qū)探測中的應(yīng)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(shè)線框簡單，具有良好的應(yīng)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(qū)中的應(yīng)用[J].工程地球物理學(xué)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(qū)探測效果分析[J].工程地球物理學(xué)報，2011（04）：399-402.

[3]楊農(nóng)合，王輝，徐小林，吳朝俊，楊寧寧，王寶琛.應(yīng)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(zāi)害防治等方面的工作。