瞬變電磁勘探在迎頭超前探測中的應(yīng)用

◎王則行 梁樹民

一、地質(zhì)概況與任務(wù)

1.地質(zhì)概況。

（1）工作面概況。

地表位置：

工作面地表位于曉南礦工業(yè)廣場西北部；采動影響范圍內(nèi)有一條季節(jié)性河流、一條高壓線（隆南1#60KV）、三條通訊線路、三個積水區(qū)（Ⅱ區(qū)水量約為：48萬m3，Ⅴ區(qū)積水量約為：21萬 m3，VI區(qū)水量約為：22萬m3）。及景荒地新址和劉景荒地村部分住宅，其余為平坦耕地。地表標(biāo)高為60.57～68.00m。

井下位置：

工作面位于北一采區(qū)西部。南以北一15層中巷保護(hù)煤柱為界與南翼采區(qū)相鄰；北部與北二采區(qū)相鄰；東部為北一1503工作面尚未開拓）；西以F2斷層為界與大興井田相鄰。工作面運(yùn)順長1216m，回順長1212m，開切眼長210m。面積230551㎡。

工作面坐標(biāo)：X：4694396～

Y：41549490～

Z：-569～-605m。

（2）水文地質(zhì)情況。

工作面頂板的砂礫巖層為阜新組承壓含水層，富水性弱，采用鄰近632號孔抽水資料：K=0.000179m/d，q=0.00536L/m。s。該區(qū)域頂板裂隙發(fā)育，鄰近工作面掘進(jìn)過程中有滴、淋水和瓦斯涌出現(xiàn)象。工作面上部為N1-1401采空區(qū)（形成時間為：2015年11月～2016年08月）和七層采空區(qū)（形成時間為：1997年02月～2003年07月）。截止2018年7月預(yù)計(jì)積水量約為32960m3。

2.探測任務(wù)。

本次采用井下瞬變電磁法來探測N1-1502回順工作面前進(jìn)方向頂板及上部N1-1401采空區(qū)富水情況。主要探測任務(wù)為：

（一）查明勘探范圍內(nèi)N1-1502工作面周邊區(qū)域巖層的富水性。

（二）初步判斷N1-1401采空區(qū)積水線位置。

二、瞬變電磁法簡介

瞬變電磁法或稱時間域電磁法（Timedomainelectromagneticmethods），簡稱TEM，它是利用不接地回線或接地線源向地下發(fā)射一次脈沖電磁場，在一次脈沖電磁場間歇期間，利用不接地線圈或接地電極觀測二次渦流場的方法。其基本工作方法是：于地面或井下設(shè)置通以一定波形電流的發(fā)射線圈，從而在其周圍空間產(chǎn)生一次磁場，并在地下導(dǎo)電巖礦體中產(chǎn)生感應(yīng)電流。斷電后，感應(yīng)電流由于熱損耗而隨時間衰減。衰減過程一般分為早、中和晚期。早期的電磁場相當(dāng)于頻率域中的高頻成分，衰減快，趨膚深度??；而晚期成分則相當(dāng)于頻率域中的低頻成分，衰減慢，趨膚深度大。通過測量斷電后各個時間段的二次場隨時間變化規(guī)律，可得到不同深度的地電特征。

三、現(xiàn)場施工布置及探測條件

1.現(xiàn)場施工布置。

井下探測工作步驟：前期資料收集——明確探測任務(wù)——方案設(shè)計(jì)——施工——數(shù)據(jù)處理——成果圖初步分析——結(jié)合礦井地質(zhì)及水文地質(zhì)資料進(jìn)行綜合評價——提供應(yīng)用報(bào)告。

根據(jù)勘探目的及任務(wù)，并結(jié)合現(xiàn)場環(huán)境及地質(zhì)資料，井下瞬變電磁探測施工共布置3條測線，探測距離為110m，下次探測位置據(jù)本次探測位置90m，安全距離留20m，以此循環(huán)，直至工作面掘進(jìn)結(jié)束。預(yù)計(jì)N1-1502工作面掘進(jìn)期間共探測19處。

2.現(xiàn)場探測條件。

探測地點(diǎn)在曉南礦N1-1502回順工作面中進(jìn)行，探測條件如下：

（1）供電情況：施工地點(diǎn)存在多組供電電纜，無法停電，對探測深度及分辨率造成影響。

（2）支護(hù)情況：錨桿網(wǎng)支護(hù)，造成背景場不同，并對結(jié)果分辨率造成影響。

（3）巷道底板有鐵器堆放，造成對應(yīng)位置前部存在干擾假異常。

（4）探測方向后部鋪設(shè)的排水管路均會造成對應(yīng)位置前部存在干擾假異常。

（5）探測方向后方停留掘進(jìn)機(jī)無法退出足夠距離，會造成對應(yīng)位置前部存在干擾假異常。

四、數(shù)據(jù)處理與結(jié)果解釋

1.數(shù)據(jù)處理。

YCS512礦用本安型探水儀采集的原始數(shù)據(jù)為電壓對電流的對數(shù)值。將數(shù)據(jù)室內(nèi)回放，原始數(shù)據(jù)打開后呈現(xiàn)兩部分曲線，縱坐標(biāo)表示某個測點(diǎn)的實(shí)測V/I值，從上到下依次為 1~80道，0、E-1、……、E-6 分別表示值為 0、0.1、……、1000000，以對數(shù)方式顯示，單位為“微伏/安培”；橫坐標(biāo)表示該記錄的若干個測點(diǎn)記錄，即實(shí)際采集了多少個采樣點(diǎn)；“x=**”表示第幾個測點(diǎn)記錄“，y=**”表示該測點(diǎn)的實(shí)測V/I值。下半部分的曲線為選中曲線測道顯示，其中“x=**”表示上半部分x表示測點(diǎn)的測道顯示。

軟件處理主要流程為：數(shù)據(jù)上傳—格式轉(zhuǎn)換—數(shù)據(jù)濾波處理—計(jì)算晚期視電阻率—時深轉(zhuǎn)換—結(jié)果成圖。

2.處理結(jié)果。

經(jīng)過YCS512礦用本安型探水儀配套軟件處理后形成的視電阻率等值線圖。通過對視電阻率低值區(qū)域的確定，從而確定出低阻異常區(qū)，圖中由深藍(lán)色→淺藍(lán)色→綠色→黃色→紅色過度，代表視電阻率值增大方向，一般將藍(lán)色、淺藍(lán)區(qū)域劃分為低阻異常區(qū)。本次處理得到各個視電阻率等值線剖面圖中將6？·m以內(nèi)的區(qū)域（藍(lán)色、淺藍(lán)色區(qū)域）定義為低阻異常區(qū)。

五、建議

1.施工過程中現(xiàn)場條件無法規(guī)范化，可能出現(xiàn)干擾假異常。

2.掘進(jìn)過程中如遇頂板滴淋水增大、煤壁潮濕等異常情況需施工超前探孔。

3.建議對本次物探結(jié)果進(jìn)行鉆探驗(yàn)證，結(jié)合物探與鉆探結(jié)果綜合分析，為巷道的安全掘進(jìn)提供有效技術(shù)依據(jù)。

4.本報(bào)告中未盡事宜請遵照《煤礦安全規(guī)程》和《煤礦防治水細(xì)則》執(zhí)行。