大功率瞬变电磁技术在矿井中的应用研究

胡　洋，孙　建，胡应旭

(1.安徽理工大学 能源与安全学院，　安徽 淮南市　23200；2.皖北煤电集团公司任楼煤矿，　安徽 淮北市　235123)



大功率瞬变电磁技术在矿井中的应用研究

胡洋1，孙建1，胡应旭2

(1.安徽理工大学 能源与安全学院，安徽 淮南市23200；2.皖北煤电集团公司任楼煤矿，安徽 淮北市235123)

为了解决探测盲区减小、探测距离增大的问题，利用YCS50型大功率瞬变电磁技术，对任楼煤矿-520北翼运输大巷侧帮进行探测老空水实验，可有效探测到煤、岩层前方的水文地质异常体，取得了较好的效果，后期钻探验证准确率达到75%。YCS50型瞬变电磁仪器具有发射功率较大、透视距离长(200～250 m)、盲区较小等优点，可为后期煤矿井下提供技术支撑。

瞬变电磁技术；侧帮探测；老空水

1　概　述

小功率瞬变电磁探测法对于巷道前方及工作面周围的含(导)水小构造，小断层裂隙等潜在突水构造体，空间分布及赋存位置的定性虽具有一定效果，但效果不明显。小功率瞬变电磁超前探测透距基本在100～120 m,对于切眼倾斜长度在200 m以上的工作面，受到探测条件及环境的限制，透距已不能满足探测需求。瞬变电磁探测法属于时间域电磁法，由发射一次脉冲电磁场，观测二次涡流场的方法，由于关断时间的差异，致使探测盲区常达到20～25 m。探测盲区的减小、探测距离的增大，是当前必须解决的问题。因此把中煤科工集团重庆研究院研制生产的YCS50型瞬变电磁技术引入任楼煤矿井下使用。

该款仪器具有数据存储、传输、信号放大滤波功能，发射电流是普通仪器的2～3倍，发射频率多样，叠加次数选择性多，关断时间小，透距可达到250 m,天线轻便，探测精度高等优点。

2　现场探测

为探测7227老空积水发育情况，为防治水工作提供资料，选取YCS50型瞬变电磁仪，由-520北翼运输大巷L1点起始，以10 m间距探测至主石门，共31个物理点300 m。

探测成果分析：在斜向上10°时从50～245 m，前方70～210 m出现明显的低阻异常区，判断该异常区可能是前方采空区充水引起。在斜向下30°时280～300 m，前方50～180 m出现一明显的低阻区，该异常区可能是由于条件干扰或者是前方含水引起。

针对瞬变电磁探查资料分析后，在-520北翼运输大巷设计了仰角10°两个(视电阻率等值线图(见图1)中150，220 m处)，仰角35°(视电阻率等值线图(见图2)中220 m处)及顺层四个探查钻孔。其中仰角10°最大初始水量20 m3/h，后减小至1.5 m3/h。总放水量约5万m3，与瞬变电磁探测资料吻合一致性较好。

3　结　论

通过YCS50型瞬变电磁仪探测实例说明，大功率瞬变电磁仪提高了资料解释的可靠性，对异常定性更准确。相比其他型号瞬变电磁仪，该款仪器还具有如下优点：

(1) 便携式接收机和发射机为一体的独特设计，设计紧凑，携带方便，中功率发射电流10 A，外置大功率发射机可达50 A。500 kHz的高速采样率以最小2 μs速度进行采样，大大提高了探测介质分辨率，丰富的时间窗口，并且窗口选择非常灵活，可以根据工作情况具体或自动调整，最大可达144个；完全数字化采集；相比传统的模拟信号采集仪器功率大大增强，性能大大提高。

(2) 在发射线圈40 m×40 m，电流2 A情况下，关断时间≤2 μs。随着关断时间的减小，透距可达到250 m, 而盲区控制在10～15 m范围内，是以往传统采集仪器透距的2.5倍。

(3) 15英寸触摸屏液晶显示器配合完整的数据处理和初步解释软件，可实时显示采集数据、采集发射波形、分析信号噪音、监控数据采集的质量、数据处理功能。

(4) 在仪器开机后，仪器会首先进行自检，检查仪器是否正常工作，避免因非人为原因采集无效数据，并实现单道或者三道接收。这两种功能相比传统的瞬变电磁仪器是没有的。

图1-520北翼运输大巷侧帮向上10°方向探测视电阻率等值线图

图2　-520北翼运输大巷侧帮向下30°方向

在任楼煤矿应用中通过对51回风上山、8222、Ⅱ7226南、北底抽巷、中六运输大巷里、外段探查实践证明，利用大功率瞬变电磁技术，可以更有效探测到煤、岩层前方的水文地质异常体(如断层带富水性、小断层裂隙等潜在突水构造体)，均取得了较好的效果，后期巷道掘进验证准确率达到70%。仪器的操作简单易懂，由于其轻便性，降低了操作人员的劳动强度，缓解了操作人员的疲劳，提高了操作人员的工作效率，为隐患排除及恢复生产赢来宝贵时间。由于其穿透力强，今后回采工作面周围老空水及面内顶(底板)陷落柱、隐伏水文地质异常体的探测，将继续采用这一物探探测技术。

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2016￣05￣09)

胡洋(1987-)，男，安徽淮北人，硕士研究生，主要从事采矿工程技术研究，Email:248536135@qq.com。