劉江敏+樊林林+邢楷+郝宇軍

摘 要：文章介紹了使用瞬變電磁法、鉆孔激發(fā)極化法探測煤礦掘進工作面前方地質(zhì)信息，以評價前方掘進空間含水性的技術(shù)方法與效果。綜合物探減少了單一探測參數(shù)評判導(dǎo)致的多解性，提高了探測結(jié)果分析解釋的準確性，可有效地解決煤礦井下巷道掘進頭隱伏水患的預(yù)報問題，確保巷道掘進過程中的安全。

關(guān)鍵詞：瞬變電磁；激發(fā)極化；綜合物探；含水性；安全

在煤礦生產(chǎn)中，水害是影響掘進工作面安全生產(chǎn)的重大災(zāi)害之一。我國煤炭生產(chǎn)能力日益增大，采空區(qū)積水、構(gòu)造及陷落柱導(dǎo)含水等對煤礦安全生產(chǎn)構(gòu)成極大威脅。同時，由于小煤窯無序開采、越界開采造成的未知老空水問題日益突出。因此，查明掘進工作面前方含水性，為煤礦防治水及安全生產(chǎn)提供依據(jù)很有必要。近年來，運用瞬變電磁法、鉆孔激發(fā)極化法等綜合物探方法，在掘進工作面進行探水取得了較好效果。

1 綜合物探方法原理與優(yōu)缺點

1.1 瞬變電磁法

瞬變電磁法也稱時間域電磁法（Time domain electromagnetic methods），簡稱TEM，它是利用不接地回線或電極向地下發(fā)送脈沖式一次電磁場，用線圈或接地電極觀測由該脈沖電磁場感應(yīng)的地下渦流產(chǎn)生的二次電磁場的空間和時間分布，來解決有關(guān)地質(zhì)問題的時間電磁法。具有對水體反應(yīng)靈敏，橫向分辨率高，工作效率高等優(yōu)勢。

但其缺點也很明顯，主要有：測量信號弱、裝置參數(shù)設(shè)置較復(fù)雜、受掘進機、巷道底板的鐵軌、工字鋼支護、錨桿支護、運輸皮帶支架等各種金屬設(shè)施影響較大、數(shù)據(jù)分析復(fù)雜，結(jié)果多解性較高等。

1.2 鉆孔激發(fā)極化法

激發(fā)極化法是根據(jù)巖礦的激發(fā)極化效應(yīng)來探測未知水源的一種電法勘探方法。在向目標體充放電過程中，由于電化學(xué)作用引起一種隨時間變化而變化的電場現(xiàn)象，稱為激發(fā)極化效應(yīng)（IP效應(yīng)）。激發(fā)極化法以該效應(yīng)為理論基礎(chǔ)，通過觀測目標體激電效應(yīng)，以探測目標區(qū)域地質(zhì)情況。

鉆孔激發(fā)極化法是針對以數(shù)量有限的探孔推斷前方水文地質(zhì)情況具有很大的局限性，無法確定前方巖層賦水性的三維空間分布情況的這種情況，而提出的利用探孔進行激發(fā)極化法超前探水。其工作方式是將測量探頭從孔口10m處開始測量，每1m進行一次采集數(shù)據(jù)（每次同時采集視電阻率值和視激發(fā)極化值），直至推進到孔底為止，可以對鉆孔周圍和孔底30m范圍內(nèi)進行探測預(yù)報。探測時電阻率法和激發(fā)極化法同時進行，可得到多種參數(shù)的探測數(shù)據(jù)，能將數(shù)據(jù)自動進行處理、分析和預(yù)報，可以對富水體及導(dǎo)水通道等有害地質(zhì)體進行精細有效的探測預(yù)報，是一種全新的礦井巷道超前探水預(yù)報儀?？纱蟠鬁p少鉆孔探測數(shù)量，節(jié)省時間和成本，提高工作效益，同時又提高煤礦井下巷道掘進隱伏水患的排除能力。

2 綜合物探應(yīng)用效果

2.1 物探結(jié)果

在晉煤集團某礦43133掘進工作面401m進行瞬變電磁法進行探測后，順層探測方向探測結(jié)果為圖1。結(jié)果中圈定低阻異常一個，推斷其為前方采空區(qū)水影響。鉆孔激發(fā)極化法探測結(jié)果如圖2，采用鉆孔頻率域激發(fā)極化法的視電阻率和視極化率二參數(shù)進行探測。結(jié)果中視電阻率和視極化率在距鉆孔口的29m-53m段出現(xiàn)異常區(qū)域，從探測數(shù)據(jù)曲線的形態(tài)分析，該段鉆孔周圍應(yīng)可能有含水體。

2.2 鉆探結(jié)果

礦方開展正常鉆探時前方未有異常情況。根據(jù)物探結(jié)果在左幫補加鉆孔，在40m處出水，與探測結(jié)果相符合。

3 結(jié)束語

（1）鉆孔激發(fā)極化法探水技術(shù)是鉆探與物探的有機結(jié)合，可以避免磁場，金屬等外界干擾因素；具有操作方便、花費較低、結(jié)果通俗易懂、不易受現(xiàn)場干擾等優(yōu)點，具有較大的煤礦應(yīng)用性，可有效地解決煤礦井下巷道掘進頭隱伏水患的預(yù)報問題，確保巷道掘進過程中的安全。

（2）利用瞬變電磁法、鉆孔激發(fā)極化法綜合探測，之后相互印證解釋結(jié)果，大大減少了瞬變電磁法探測結(jié)果的多解性，可以提高物探結(jié)果分析解釋的準確性。

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