瞬变电磁勘探在迎头超前探测中的应用.pdf

技术协作信息 技术探讨与推广 瞬变电磁勘探在迎头超前探测中的应用 ◎王则行 梁树民 N1-1502工作面顶板裂隙发育， 邻近工作面掘进过程中有滴、 淋水和瓦斯涌出现象。工作面上部为N1-1401采空 区（形成时间为2015年11月～2016年08月）和七层采空区（形成时间为1997年02月～2003年07月） 。截止 2018年7月预计积水量约为32960m3。为确保安全生产， 决定使用探水仪对其进行超前探水。 （作者单位 辽宁铁法能源有限责任公司晓南矿） 一、 地质概况与任务 1.地质概况。 （1） 工作面概况。 地表位置 工作面地表位于晓南矿工业广场西 北部；采动影响范围内有一条季节性河 流、 一条高压线 （隆南 160KV） 、 三条通讯 线路、三个积水区（Ⅱ区水量约为 48 万 m3， Ⅴ区积水量约为 21 万 m3， VI 区水量约 为 22 万 m3） 。及景荒地新址和刘景荒地 村部分住宅， 其余为平坦耕地。地表标高 为 60.57 ～68.00m。 井下位置 工作面位于北一采区西部。南以北一 15 层中巷保护煤柱为界与南翼采区相邻； 北部与北二采区相邻； 东部为北一 1503 工 作面尚未开拓） ； 西以 F2 断层为界与大兴 井田相邻。工作面运顺长 1216m，回顺长 1212m， 开切眼长 210m。面积 230551㎡。 工作面坐标 X 4694396～ Y 41549490～ Z -569～-605m。 （2） 水文地质情况。 工作面顶板的砂砾岩层为阜新组承 压含水层， 富水性弱， 采用邻近 632 号孔 抽水资料 K0.000179m/d， q0.00536L/m。 s。该区域顶板裂隙发育， 邻近工作面掘进 过程中有滴、 淋水和瓦斯涌出现象。工作 面上部为 N1-1401 采空区（形成时间为 2015 年 11 月～2016 年 08 月） 和七层采空 区（形成时间为 1997 年 02 月～2003 年 07 月） 。 截止 2018 年 7 月预计积水量约为 32960m3。 2 .探测任务。 本次采用井下瞬变电磁法来探测 N1-1502 回顺工作面前进方向顶板及上部 N1-1401 采空区富水情况。主要探测任务 为 （一） 查明勘探范围内 N1-1502 工作面 周边区域岩层的富水性。 （二） 初步判断 N1-1401 采空区积水线 位置。 二、 瞬变电磁法简介 瞬 变 电 磁 法 或 称 时 间 域 电 磁 法 （Timedomainelectromagneticmeth- ods） ， 简称 TEM， 它是利用不接地回线或 接地线源向地下发射一次脉冲电磁场， 在 一次脉冲电磁场间歇期间， 利用不接地线 圈或接地电极观测二次涡流场的方法。其 基本工作方法是 于地面或井下设置通以 一定波形电流的发射线圈， 从而在其周围 空间产生一次磁场， 并在地下导电岩矿体 中产生感应电流。断电后， 感应电流由于 热损耗而随时间衰减。衰减过程一般分为 早、 中和晚期。早期的电磁场相当于频率 域中的高频成分， 衰减快， 趋肤深度小； 而 晚期成分则相当于频率域中的低频成分， 衰减慢， 趋肤深度大。通过测量断电后各 个时间段的二次场随时间变化规律， 可得 到不同深度的地电特征。 三、 现场施工布置及探测条件 1. 现场施工布置。 井下探测工作步骤前期资料收 集明确探测任务方案设计 施工数据处 理成果图 初步 分 析结合矿井地质及水文地质资料进 行综合评价提供应用报告。 根据勘探目的及任务， 并结合现场环 境及地质资料， 井下瞬变电磁探测施工共 布置 3 条测线， 探测距离为 110m， 下次探 测位置据本次探测位置 90m， 安全距离留 20m， 以此循环， 直至工作面掘进结束。预 计 N1-1502 工作面掘进期间共探测 19 处。 2 .现场探测条件。 探测地点在晓南矿 N1-1502 回顺工作 面中进行， 探测条件如下 （1） 供电情况 施工地点存在多组供电 电缆， 无法停电， 对探测深度及分辨率造 成影响。 （2） 支护情况 锚杆网支护， 造成背景 场不同， 并对结果分辨率造成影响。 （3） 巷道底板有铁器堆放， 造成对应 位置前部存在干扰假异常。 （4） 探测方向后部铺设的排水管路均 会造成对应位置前部存在干扰假异常。 （5） 探测方向后方停留掘进机无法退 出足够距离， 会造成对应位置前部存在干 扰假异常。 四、 数据处理与结果解释 1 .数据处理。 YCS512 矿用本安型探水仪采集的原 始数据为电压对电流的对数值。将数据室 内回放，原始数据打开后呈现两部分曲 线， 纵坐标表示某个测点的实测 V/I 值， 从 上到下依次为 180 道， 0、 E-1、 、 E-6 分 别表示值为 0、 0.1、 、 1000000， 以对数 方式显示， 单位为 “微伏 / 安培” ； 横坐标表 示该记录的若干个测点记录， 即实际采集 了多少个采样点；“x**” 表示第几个测点记 录，“y**” 表示该测点的实测 V/I 值。 下半部 分的曲线为选中曲线测道显示， 其中 “x**” 表示上半部分 x 表示测点的测道显示。 软件处理主要流程为 数据上传格 式转换数据滤波处理计算晚期视电 阻率时深转换结果成图。 2. 处理结果。 经过 YCS512 矿用本安型探水仪配套 软件处理后形成的视电阻率等值线图。通 过对视电阻率低值区域的确定， 从而确定 出低阻异常区， 图中由深蓝色→浅蓝色→ 绿色→黄色→红色过度， 代表视电阻率值 增大方向， 一般将蓝色、 浅蓝区域划分为 低阻异常区。本次处理得到各个视电阻率 等值线剖面图中将 6 m 以内的区域 （蓝 色、 浅蓝色区域） 定义为低阻异常区。 五、 建议 1.施工过程中现场条件无法规范化， 可 能出现干扰假异常。 2. 掘进过程中如遇顶板滴淋水增大、 煤壁潮湿等异常情况需施工超前探孔。 3. 建议对本次物探结果进行钻探验 证， 结合物探与钻探结果综合分析， 为巷 道的安全掘进提供有效技术依据。 4.本报告中未尽事宜请遵照 煤矿安 全规程 和 煤矿防治水细则 执行。 作者简介 王则行 （1979年-） ，2002 年毕业于黑龙江科技学院采矿工程专业， 现任铁法煤业 （集团） 有限责任公司晓南 矿工程地测大队队长， 主要从事井工煤矿 井巷工程设计、 矿山地质及测量技术管理 工作。 窑窑