□ 王萬利 毛武曉

煤炭作為我國的主要能源，不僅能夠滿足人們對煤炭的需求，而且還能為我國工業(yè)化的生產(chǎn)提供有利的條件。但隨著煤炭的大量開采，以及開采條件的不斷變化，使得礦井中出現(xiàn)水害的現(xiàn)象，對煤礦的安全生產(chǎn)造成了巨大的威脅。因此，在煤炭開采的過程中就必須要對礦井中的水害現(xiàn)象進行及時的處理，而具有體積效應(yīng)小、分辨率較高等特點的瞬變電磁探測技術(shù)不僅能夠?qū)ΦV井中的水害安全性進行評價，而且還能夠為各種水害的防治提供可靠的技術(shù)和依據(jù)，從而最大程度地減少礦井事故的發(fā)生。

一、煤礦水害產(chǎn)生的原因

在煤炭不斷開采的過程中，導(dǎo)致水害產(chǎn)生的原因有以下四個方面:一是礦井?dāng)鄬优c巖溶水相互流通造成的;二是煤礦的老窯與采空區(qū)的積水所導(dǎo)致的;三是煤礦的陷落柱所造成的;四是地質(zhì)的擾動使得礦井與煤層頂板的含水層相互流通，從而導(dǎo)致煤礦水害的出現(xiàn)。當(dāng)煤層的頂?shù)装搴畬雍偷V井之間的距離相對較近時，就會產(chǎn)生熔巖的裂隙、斷層以及陷落，使得煤礦的富水區(qū)域?qū)?，從而造成礦井內(nèi)大面積的出水現(xiàn)象。

二、瞬變電磁測探技術(shù)分析

(一)瞬變電磁測探技術(shù)的概念。瞬變電磁法是頻率的探測方法，主要是借助于探測物質(zhì)的明確方位，對探測物質(zhì)的存在進行探測和確定。其主要有以下六個優(yōu)點:第一，在斷電后，探測的是純二次場，在探測的過程中不受一次場的干擾，具有較高的觀測能力;第二，在探測時不受礦井的高阻層屏蔽，能夠?qū)Φ妥鑼拥母采w影響進行抵抗，具有較強的穿透能力;第三，受地形的影響較小;第四，能夠?qū)μ綔y物質(zhì)的相應(yīng)位置進行清晰、直觀的探測;第五，瞬變電磁探測技術(shù)的工作效率較高，施工簡單，能夠同時減少人力的消耗和安全成本;第六，瞬變電磁探測的設(shè)備功率較大，在供電困難的地區(qū)都能正常開展探測工作。

(二)瞬變電磁探測技術(shù)的原理。瞬變電磁探測技術(shù)還可以稱為時間域電磁法，其主要是利用接地線源對地下發(fā)送一脈沖磁場，并在一脈沖磁場的間隙之間，對空間的分布特征進行分析，從而推測出探測范圍中的水分布情況和地質(zhì)的信息，運用接地線源對二次渦流場進行觀測。而地面的瞬變電磁探測法的基本原理與礦井的瞬變電磁探測技術(shù)是相同的，其主要的區(qū)別就是，礦井瞬變電磁探測法主要是在幾百米深的煤層和巖層中進行的小回線探測技術(shù)，屬于全空間的瞬變響應(yīng)，而地面瞬變電磁探測法主要是在半空間進行探測的，主要屬于半空間的瞬變響應(yīng)。

三、瞬變電磁探測法技術(shù)參數(shù)的研究

礦井瞬變電磁探測法在使用的過程中由于受到采礦環(huán)境的影響，在進行探測時一般都是采用匝數(shù)較多的感應(yīng)線圈。與地面的瞬變電磁探測技術(shù)相比，其工作的空間要相對狹小，因此，在進行探測的過程中，就必須要采取小回線的測量方法，對其進行測探，從而方便數(shù)據(jù)的采集。同時，還可以根據(jù)探測任務(wù)的實際需要，將探測的線圈分別布置在巷道的頂部、底部等地方，對巷道底板的深度以及頂板以上的高度范圍進行分別探測。一般情況下，巷道的斷面都普遍較小，所以在探測的過程中，要將探測點進行緊密的設(shè)置，測點之間的距離不得超過10米。

在煤礦的井巷中對線圈進行布置時，由于接收線圈和發(fā)射線圈是兩個相互獨立的線圈，因此在對其參數(shù)進行布置時，就必須要根據(jù)煤層之間的距離和傾角展開布置。同時為了減少數(shù)據(jù)的采集量以及為采集的數(shù)據(jù)的精確度提供保障，就必須要通過儀器探測的范圍對測試的間距給予明確的指出，從而優(yōu)化瞬變電磁探測技術(shù)。

四、使用瞬變電磁探測技術(shù)時應(yīng)注意的問題

(一)裝置方式。井下瞬變電磁探測技術(shù)只能在煤礦的巷道內(nèi)工作，一般都是采用多匝的小線圈對剖面的裝置方式進行接收和發(fā)射。而剖面的裝置方式通常具備偶極式和有同點式。在進行探測的過程中，距離目標(biāo)較近，并要求瞬變電磁盲區(qū)的較小，就可以采用偶極方式。其中，地面超前的探測裝置方式與其他的瞬變電磁法相比，有著較強的特殊性，同時探測裝置方式的同點裝置與偶像裝置的特點與其他探測方法不一樣。因此，在進行探測的過程中，要將發(fā)射線圈與接收線圈之間的距離進行分割，使其保持平行的運行狀態(tài)，并指向目標(biāo)的探測范圍內(nèi)。

(二)井下工作法。在井下探測的過程中，偶極施工法，主要是按照不同的角度對煤礦巷道周圍的內(nèi)頂、底板巖層等范圍內(nèi)的物質(zhì)進行多個方向的探測，從而通過探測得出巖層頂板、底板的含水量。在使用超前探測施工方法時，就必須要對發(fā)射和接收線圈的巷道進行多個角度的數(shù)據(jù)采集，從而獲得煤礦巖層的整體信息，并保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和精確性。

(三)干擾的解決措施。雖然瞬變電磁探測技術(shù)具有分辨率較高的優(yōu)點，但是在使用的過程中容易受到外界因素的干擾。如:礦井中的電纜、皮帶架、礦車等重金屬。因此，在使用瞬變電磁探測技術(shù)時，就必須要將煤礦施工巷道內(nèi)的雜物進行清理，并將電纜斷電，為探測提供良好的工作環(huán)境。同時，發(fā)射和接收線圈必須要盡量遠(yuǎn)離金屬物質(zhì)，從而使得探測的效果得到有效保障。

(四)信息資料的改進。井下瞬變電磁探測技術(shù)屬于全空間的范疇，在對礦井進行探測時，就需要全空間的軟件對采集的數(shù)據(jù)進行解釋和處理，同時還可以借鑒同點裝置和偶像裝置的資料解釋模式，對數(shù)據(jù)進行處理，從而提高探測數(shù)據(jù)的精確度。

五、結(jié)語

綜上所述，瞬變電磁探測技術(shù)不僅是一項重要的探測手段，而且具有獨特的優(yōu)越性，使得該技術(shù)在煤炭資源開采過程中得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。因此，在對煤礦有害水進行防治時，可以采取該種合理、有效、安全的探測技術(shù)，對煤礦中的有害水進行探測，并進行處理和防治，從而減少煤礦事故的發(fā)生，為煤礦工作人員帶來安全的生產(chǎn)環(huán)境。

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