掘进巷道水害井下瞬变电磁超前探测

赵　莉（安徽省煤田地质局第三勘探队,安徽　宿州　234000）

掘进巷道水害井下瞬变电磁超前探测

赵莉
（安徽省煤田地质局第三勘探队,安徽宿州234000）

摘要：瞬变电磁法是矿井防治水害的主要技术手段之一，本文介绍了瞬变电磁法的基本原理和该方法在巷道超前探测上的方法技术，论述了矿井瞬变电磁技术在探测巷道掘进头前方水的有效性，并结合实例证明该方法可以准确反映巷道前方地质体的空间特征，为防治掘进巷道水害提供了依据，很好地满足矿井巷道超前探测预报的要求。

关键词：矿井瞬变电磁法；煤矿水害；超前探测；防治水

0　前言

矿井瞬变电磁法是近年来发展起来的在煤矿井下巷道内探查其周围空间不同位置，不同形态含水构造的矿井物探方法之一，其凭借体积效应小、方向性强、分辨率高、对低阻区敏感等一些优点，已成为煤矿水害探测的最佳选择方法[1]。

祈南矿断层的力学性质多数为压性，属于阻水断层。根据14-18孔和补22-3孔对F8断层（正断层）和F9断层（正断层）抽水试验，q=0.0007～0.0005l/s.m，K=0.00299～0.000208m/d。说明自然状态下断层的导水性较差，富水性弱。从多处揭露断层的情况看，断层中部仅以断层面的形式存在，而未形成破碎带，并且断层附近挤压、扭动痕迹明显是正断层不导水的主要原因之一。

1　施工技术及测点布置

超前探测主要是在掘进巷道迎头利用直接或间接的方法向巷道掘进方向进行探测，探测前方是否存在地质构造或富水体及导水通道，为巷道的安全掘进提供详细的地质资料。祈南矿在掘进过程中利用瞬变电磁法对掘进头前方进行探测。

由于受巷道迎头空间的限制，矿井瞬变电磁法的发射和接收线圈的几何尺寸受到的一定的制约，只能采用多匝小回线的发射和接收装置形式，即边长为2～3m。测点布置在巷道迎头空间位置，即从巷道迎头左侧开始，首先使发射、接收天线的法线垂直巷道左侧面进行测量，然后旋转天线，使天线的法线方向与巷道的左侧形成一定夹角进行探测；当天线的法线方向与巷道迎头界面垂直时，根据其主迎头断面的宽度布置1～2个测点；到巷道迎头右侧时再旋转天线，使法线方向与巷道右侧形成一定夹角进行探测，同时调整天线的法线与巷道底板的夹角大小，以探测巷道顶板、顺层和底板方向的围岩变化情况，其探测方向如图1所示，测点间距2～5m，共布置个物理点。

2　应用实例

图2为迎头位置矿井瞬变电磁超前探测视电阻率拟断面图：横坐标在0～150之间对应巷道左侧帮，150～250之间对应巷道迎头位置，250～400之间对应巷道右侧帮，纵坐标为沿探测方向距离，单位均为m。左图为向顶板方向探测结果，中图为顺巷道掘进方向探测结果，右图为向前方底板探测结果。

分析顶板探测结果中视电阻率等值线变化规律可以看出，纵坐标小于40m、横坐标在0～40范围，对应迎头前方及两侧帮顶板范围，视电阻率等值线横向变化差异小，等值线分布均匀，横向基本呈平行分布，等值线数值大于6Ω•m，为明显高阻反映，说明迎头顶板对应探测范围内赋水性弱。横坐标在0～10之间和25～40之间位置、纵坐在40～125m之间范围，对应迎头位置左右两侧帮顶板，视电阻率等值线横向变化差异大，纵向变化小，视电阻率等值线值在4Ω•m左右。横坐标在15～25之间、纵坐在40～95m之间范围，视电阻率等值线横向变化差异大，视电阻率等值线值小于3Ω•m，比两测帮低，为明显低阻异常反映，说明迎头前方顶板对应探测范围局部赋水性较强，纵坐标在95～125m之间，等值线数值大于4Ω•m，说明顶板对应探测范围赋水性较弱。

分析顺掘进方向探测结果中视电阻率等值线变化规律可以看出，纵坐标小于35m、横坐标在0～40范围，等值线数值大于5Ω•m，为明显高阻反映，说明迎头前方对应探测范围内赋水性弱。纵坐标在35～70m之间，等值线横向变化较大，等值线数值小于3Ω•m，为相对低阻异常反映，特别是右侧帮反映最明显，说明迎头右侧帮对应探测范围局部赋水裂隙发育。分析视电阻率等值线沿探测方向变化特征，纵坐标在35m左右位置，等值线出现明显扭曲现象，等值线数值由高阻突然减小到低阻，为构造发育反映，局部赋水裂隙发育。

分析向底板探测结果，纵坐标小于35m、横坐标在0～40范围等值线数值大于5Ω•m，为明显高阻反映，说明迎头前方底板对应探测范围内赋水性弱。纵坐标在35～70m之间，等值线横向变化较大，等值线数值小于3Ω•m，为相对低阻异常反映，特别是右测帮底板反映最明显，迎头右侧帮底板对应探测范围局部赋水裂隙发育。分析视电阻率等值线沿探测方向变化特征，纵坐标在35m左右位置等值线出现明显扭曲现象，等值线数值由高阻突然减小到低阻，同样为为构造发育反映，与顺层方向探测有联系，局部赋水裂隙发育。

3　结论

通过利用瞬变电磁法对掘进头前方进行探测，得出如下结论：迎头位置侧帮外30m左右位置构造发育，前方25～45m之间、顶板上15～35m之间局部富水裂隙发育，底板赋水性相对弱，通过综合矿井地质和水文地质资料分析，探测准确，具有很高的可行性。因此，采用瞬变电磁法能够准确、快速的探测矿井巷道水害。

参考文献：

[1]于景邨.矿井瞬变电磁法勘探[M].徐州中国矿业大学出版社,2007.

作者简介:赵莉(1974—)，女，宿州市人，工程师，主要从事：煤田地质工作。