瞬变电磁在矿井富水性探测的应用效果

【摘要】新疆大多数矿井为厚煤层，厚层煤区则表现为相对高阻区，矿井在断层等含水构造及积水采空区、及工作面后方岩层内的富水区，通常表现为低电阻率值区。而瞬变电磁探测法对相对低电阻率值区比较敏感，而矿井一旦存在含水构造及外界扰动，都将打破地层电性在纵向和横向上的变化规律。这种变化特征的存在，为以电性差异为应用物理基础的瞬变电磁探测的实施提供了良好的地球物理前提。

【关键词】瞬变电磁；富水性探测；数据处理于分析；平面图

1、引言

新疆地区大多数地层沉积序列清晰，地层相对稳定，正常地层组合条件下，在横向与纵向上都有固定的变化规律等地层电性特点，当断层、裂隙和陷落柱等地质构造发育时，无论其含水与否，都将打破地层电性在纵向和横向上的变化规律。这种变化规律的存在，表现出岩石导电性的变化。当存在构造破碎带时，如果构造不含水，则其导电性较差，局部电阻率值增高；如果构造含水，由于其导电性好，相当于存在局部低电阻率值地质体，解释为相对富水。同样如果有采空区，若采空区不积水，则其导电性较差，局部电阻率值增高；如果采空区含水，由于其导电性好，相当于存在局部低电阻率值地质体。根据MTEM视电阻率等值线图，综合地质和水文地质资料，可确定横向、水平深度和垂向深度电性变化情况，

2、应用实例

2.1 地质概况

本次探测在奎屯某煤矿1X301回采工作面、C4煤层+1486m泄水巷。巷道支护方式为锚杆、锚网索联合支护。C4煤层直接顶板为粗砂岩，局部裂隙发育42m厚，粉砂岩、泥质粉砂岩、细砂岩、粗砂岩、泥岩，粉砂质泥岩；底板为粉砂岩、泥质粉砂岩、细砂岩、粉砂质泥岩。C4煤层可采厚度2.15-6.26m，平均5.33m，C3煤层顶板为粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩；底板为泥质粉砂岩、粉砂岩、粗砂岩、泥岩、细砂岩。层可采厚度4.05-6.65m，平均4.81m，倾角7°—17°。

2.2 现场测点布置

根据本次瞬变电磁根据探测目的，布置在B4煤层+1486水平泄水巷里段，测线长度为600m，从切眼开始为探测起始点，向里600m，每10m布置一个测点。每个测点布置4个方向，4个探测方向分别为0°、30°、60°、90°。

2.3 数据处理

本次瞬变电磁探测采用YCS360矿用多通道瞬变电磁仪。该仪器主要用于隧道工程超前探测、地质灾害与环境调查、水利工程病害调查、矿产资源勘查、工程地质勘察等领域。数据采集完成后，使用MTEM数据处理系统对所采集的瞬变电磁数据进行处理。并选用了surf8.0软件进行辅助成图。

3、成果分析

使用瞬變电磁技术能探测工作面顶板、底板及巷道掘进头前方的平面上的低阻含水构造分布规律，同时可以发现垂直于地层方向上不同深度的地质构造问题。因此，富水区范围和煤层变薄区等与正常煤层间存在明显的电性差异，可以进行瞬变电磁探测来查明。

YC1在X=+835—+875m，沿探测方向Y=0—55m之间；结合矿方资料与现场结果分析可能是煤层采动过程中产生顶板裂隙导水带，导通上部含水层所致。异常区YC3在泄水巷X=1155—1215m，探测方向Y=20—60m之间；现场探测过程中顶板淋水现象严重，矿方施工的排水孔流量为20-40m3/h，疑似为富水异常区。YC3在泄水巷X=+1415—1455m，探测方向Y=20—120m之间。低阻异常区YC4位于矿方1W301切眼，现场电线、转载机等机械设备可能对结果造成干扰，但现场巷道顶板淋水严重，且有一定积水，经过数据分析后，该区域可能为富水区，其动态补给水量主要来源于井田西部边界及北部的顶板砂岩裂隙水含水层。

4、结论

结合探测结果及矿方提供资料和现场踏勘综合分析判定；+1486水平泄水巷由切眼开始向里600m范围内可能存在3处低阻异常区YC3、YC2、YC1，综合分析泄水巷主要的低阻异常区YC1可能是煤层采动过程中产生顶板裂隙导水带，导通上部含水层所致。低阻异常区YC2为疑似富水异常区。低阻异常区YC3可能为富水异常区，其动态补给水量主要来源于井田西部边界及北部的顶板砂岩裂隙水含水层。

本次MTEM工作解释的低阻异常带平面对应情况较好，根据视电阻率等值线变化情况进行地质、构造和水文地质解释，物性依据充分，地电关系明显，成果较为可靠。

参考文献：

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作者简介：姓名：马胜 性别：男 民族：回族 出生年月：1983-12-1 籍贯：新疆巴州焉耆回族自治县。邮箱：masheng1983@126.com 单位：中工武大设计研究有限公司新疆分公司。