瞬变电磁法在超前探测富水区中的应用.pdf

2 0 1 5年第 9期 总第 1 2 0期 i j I与 稚 E N E R G Y A N D E N E R G Y C O N S E R V A T 1 0 N 2 0 1 5年 9月 瞬变 电磁法在超前探测富水 区中的应用 李 建 平 山西晋煤集团临汾晋牛煤矿投资有限责任公司，山西 临汾 0 4 1 0 0 0 摘要 矿井水害一直严重威胁煤矿安全生产，为保证巷道安全掘进 ，必须查明巷道前方的富水性特征。利用矿井瞬 变电磁发对低电阻率体有反应敏感、分辨率高的优点，对晋牛煤矿巷道进行超前探测。通过与实际揭露情况对比，有效 证 明了矿 井瞬 变电磁 法能够查明富水 区域的分布情况 ，为煤矿安全掘进提供技术保障。 关键词 矿井瞬变电磁法；超前探测；富水性；电阻率 中图分类号 T DI 6 3 文献标识码 A 文章编号 2 0 9 5 0 8 0 2 一 2 0 1 5 0 9 ～ 0 0 4 8 0 2 Ap p l i c a t i o n 0 f TEM i n Adv a nc e d De t e c t i o n o f W a t e r -Ri c h Re g i o n L I J i a n p i n g J i n n i u C o a l Mi n e I n v e s t me n t C o ． ， L t d ． o f L i n f e n ， J i n c h e n g Co a l Gr o u p o f S h a n x i ， L i n f e n 0 4 1 0 0 0 ， S h a n x i ， C h i n a Ab s t r a c t Mi n e wa t e r h a s b e e n a s e r i o u s t h r e a t t o t h e s a f e t y o f c o a l p r o d u c t i o n ． I n o r d e r t o e n s u r e t h e s a f e t y o f t u n n e l d r i v i n g ， t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f r i c h wa t e r f r o n t mu s t b e i d e n t i f i e d i n f r o n t o f t u n n e l d r i v i n g ． Ba s e d o n t h i s ， t h i s p a p e r u s e s t h e a d v a n t a g e s o f s e n s i t i v e a n d h i g h r e s o l u t i o n o f T EM t o l o w r e s i s t i v i t y b o d y t o d o a d v a n c e d d e t e c t i o n i n r o a d w a y i n J i n n i u C o a l Mi n e ．C o mp a r e d w i t h t h e a c t u a l s i t u a t i o n r e v e a l e d ， i t c a n b e i n d i c a t e d t h a t mi n e T E M c a n e ff e c t i v e l y i d e n t i t h e d i s t r i b u t i o n o f w a t e r r i c h a r e a i n f r o n t o f t h e l a n e wa y ， p r o v i d i n g t h e t e c h n i c a l s u p p o fl f o r mi n e t u n n e l d r i v i n g s a f e l y ． Ke y wo r d s mi n e t r a n s i e n t e l e c t r o ma g n e t i c me t h o d；a d v a n c e d d e t e c t i o n ； r i c h wa t e r ；r e s i s t i v i t y 0 引言 由于历史原 因，资源整合矿井在基础管理上欠账 很多，采掘情况掌握不清 、积水情况不 明、矿区水文 地质资料欠缺。在掘进过程中，容易发生矿井出水事 故的地方 大多是巷道掘进前方的富水区域 ，这也很大 程度地影 响生产进度及安全。因此 ，在巷道掘进过程 中，需要充分了解巷道前方富水 区分布情况 ，从根本 上保证煤矿生产安全 。采用矿井 瞬变电磁法可以从本 质上解决掘进巷道前方富水性构造探测问题【 l _ 3 】 。 晋牛公司矿井施工在基本建设期间严格按照防治 水相关规定 进行 “ 物探先行 、化探跟进 、钻探验证 、 先探后掘” ，探测井下掘进巷道前方 富水性 的方法采 用的就是矿井瞬变 电磁法 ，全面和充分探测巷道前方 富水 区情况 ，取得理想效果 ，确保矿井在基本建设过 程和试运转阶段的安全。 1 矿井 瞬变 电磁 法原理 瞬变电磁法 T r a n s i e n t E l e c t r o m a g e t i c Me t h o d ，简 收稿 日期 2 0 1 5 0 7 1 1 作者简介李建平，1 9 7 7 年生，男，山西运城人，2 0 1 5 年毕业 于 中国矿业大学采矿工程专业，助理 工程 师。 48 称T E M是利用接地电极 向地下或前方发送脉冲式一 次电磁场 ，用接地电极观测由该脉冲电磁场感应的地 下涡流所产生的二次电磁场的空间和时间分布 ，来解 决有关地质 问题的时间域电磁法 。 由于煤系地层非常稳定 ，并且有清晰的沉积序列 ， 在地层正常被组合的条件下 ，不管是纵向方向、还是横 向方向，变化规律都是固定的，瞬变电磁技术就是根据 地层电性特点探明工作面的水平和垂直上的富水区。 富水 区域大多存在于掘进巷道前方地层 中，电阻 率非常低 ；在巷道或工作面内的断层落差 比较大 ，而 且常常会 出现煤层变薄 的现象 ，薄煤层 电阻率不 同于 正常地段 。可见 ，煤层变薄和富水区会存在差异于正 常煤层的电阻率 ，而瞬变 电磁法就是通过这种方式调 查相关问题【5 _。 由于煤层的特殊分布 ，在各个岩层 中存在不 同电 阻率 ，如果对煤层进行超前探 测时采用 的是装置型 ， 会改变岩层和线圈的耦合方式 ，把原来 的平行层理变 为现在的垂直层理 ，然后采用激发方式将其变回水平 层理 ，进 而改变其扩散 方式 和瞬变 场的分 布 。可 见 ，在处理和采集数据时，要充分了解相关理论 ，在 掘进工作面上放置发射线 圈 ，在不 同岩层上传播发射 源的激发漩涡 ，形成二次场就在工作面的接受装置上