小线框瞬变电磁仪在强干扰煤矿采空区探测中的应用

摘 要：在煤矿采空区进行建设，就需要对采空区进行治理，而治理就需要查清采空区的分布状况。但有的采空区地电干扰严重，影响探测精度。通过采用小线框瞬变电磁仪在某强干扰矿区进行采空区探测，取得了较好的效果。

关键词：小线框；瞬变电磁；探测；采空区

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.14.074

煤矿的好多建设受场地限制都必须建在已有的采空区上，但这些采空区分布状况不清楚，这就需要对拟建场地开展采空区探测工作。目前探测采空区用的最多的物探方法是瞬变电磁法[1-2]，且大都采用大线框瞬变电磁仪进行，这些仪器在地电干扰较强区域工作时，只能靠增加叠加次数和加大供电电流来抑制干扰，但这些仪器一是受发射机限制，电流不可能过大，二是增加叠加次数会使野外采集的数据大大失真，影响到采空区的探测精度[3]。通过采用小线框瞬变电磁仪在某煤矿强干扰区域开展采空区探测，取得了良好效果。

1 测区概况

本次测区位于陕西榆林某矿，矿方要在指定的100×40m拟建场地范围内开展采空区探测工作。该场地内堆放有各种金属物，上面还有电线，地电干扰严重。

井田内侏罗系中统延安组的3号煤层是区内主要可采煤层和本次工作的主要目的层。煤层厚度变化在9.75～11.21m之间，平均10.61m，煤层埋深150m左右。

2 采空区电性特征

煤层被开采后，致使周围岩层破碎和出现大量的空隙和裂隙，故该处电阻率会偏高于完整岩石处的电阻率；如果采空区内的空隙被水或泥质物充填，则该处的电阻率将明显低于周围完整岩石的电阻率，表现出一定的低电阻率特征[1-2]。针对本区，煤层被开采后，在采空区中有积水，积水后的采空区在电性上就表现为明显的低电阻率异常反映。这是电磁法采空区积水情况的物理依据。

3 使用仪器、工作参数及工作布置

本次采空区探测采用西安强源物探研究所研制生产的EMRS-3型微机电磁勘探仪。工作采用重叠回线装置，发射接收线框均为3m×3m，发射电流800A。本区共布置测线5条，均为东西向测线，点距为5m，共完成瞬变电磁法坐标点130个。

4 成果分析

4.1 剖面图分析

图1是本次探测工作的10线剖面，图中的等值线为视电阻率等值线，图中黑色虚线为煤层界面，黑色虚线椭圆为推断的采空异常区。从图中可以看出，在剖面50～120m垂深150m部位出现视电阻率等值线扭曲变化特征，出现了明显的低电阻率异常，推断为采空区反映。

4.2 平面图分析

图2为根据各剖面数据，顺着煤层标高做的顺层平面成果图，图中的阴影部分为推断的采空积水区异常。从图中视电阻率等值线的展布特征可以看出，由10～50线的10～130号点控制测的区域为低电阻率值异常区，推断为采空积水区异常。该异常区几乎横跨所有5条测线，从视电阻率绝对值分析，其与围岩的电性差异明显，推断其富水性较强。

5 钻探验证

依据以上剖面图及平面图分析后，在10线90号点进行了钻探验证工作，结果在145m以上钻进正常，但从145m开始就出现了漏水现象，在148m处出现掉钻现象，说明打到了采空区。验证孔的结果与物探推断的结果一致，说明了物探结果的可靠性。

6 结论

通过小线框瞬变电磁仪在某强干扰煤矿采空区探测中的应用，说明采用小线框瞬变电磁仪进行探测可以基本达到良好效果，且野外施工方便，地形起伏影响小，抗干扰能力强，铺设线框简单，具有良好的应用前景。

参考文献：

[1]张开元，韩自豪，周韬.瞬变电磁法在探测煤矿采空区中的应用[J].工程地球物理学报，2007（04）：341-344.

[2]杨光，陈玉玖，姜志海.小回线源瞬变电磁法在煤矿积水采空区探测效果分析[J].工程地球物理學报，2011（04）：399-402.

[3]杨农合，王辉，徐小林，吴朝俊，杨宁宁，王宝琛.应用瞬变电磁法小线框大电流探测隐伏断层[J].物探与化探，2011（01）：81-85.

作者简介：王峰（1977-），男，甘肃张掖人，主要从事煤矿开采及煤矿灾害防治等方面的工作。