物探钻探结合法在煤矿防治水中的应用

摘 要：利用瞬变电磁这种物探方法对工作面周边区域进行探测，对探测的异常区域再进行针对性的打钻验证，为煤矿水害防治提供可靠的水文地质资料，并分析评价某一地质区域岩层的富水性，通过实施井下瞬变探测、能有效地查出隐患区域，为水害治理提供准确定位，实现水害防治工作由被动的“治”，转变为主动的“防”。实现了防治水工作理念上的新突破。

关键词：瞬变电磁;钻探;涌水量

1、瞬变电磁仪的基本原理

YCS512矿用本安型探水仪由发射和接收两部分组成。二者均是完全不接地，也不共地的两套独立系统，二者之间的同步是光耦合连接，而发、收探测信号则是电场耦合。仪器由CPU控制发射电路產生所选频率双极性的一次激励场，形成向地下发射烟圈状电场，当一次激励场遇到不均匀导电介质时随深度增加形成不断扩大的一次涡流场。

一次激励场停止后，一次涡流场衰减过程中形成的二次场也以烟圈状向上辐射，形成如图1所示虚线烟圈形状，接收线圈接收到返回的不均匀导电介质感应涡流产生的二次场信号，然后由仪器处理并储存，完成一个测点。收发线圈向前移动，如图1中右侧图所示，又测得一个点的曲线，依次类推，完成全部测线的探测。

2、传统方法与综合治理法的优缺点

2.1、传统方法治理水害

按照传统的探放水方法直接在工作面的巷道内施工探放水钻孔。由于巷道周边积水情况不清楚，只能在工作面前方及上方均匀布置施工探放水钻孔，对疑似隐患区域进行打钻探放。如此打钻工程量是巨大的，而且钻孔的施工时间也是漫长的。并且由于没有周边旧区旧巷的地质资料，钻孔的施工比较盲目，钻孔打中隐患区积水的概率并不高。水患治理并不彻底。这样就为工作面的施工留下了安全隐患。

2.2、物探与钻探的综合治理法

为了査明三水平中部区皮带下山施工巷迎头周边岩层的赋水性情况，根据现场实际条件，针对该巷道迎头前方、上方、侧面进行多角度全方位瞬变电磁探测，转换不同角度可探测掘进头前方或侧方一定范围内的电阻率分布，根据电阻率分布情况推断巷道周边是否存在含水异常体。针对该巷道共施工三个扇形探测其中两个纵扇形，一个横扇形（布置图如下）。每个扇形13个方向，夹角均为15°。

通过物探结果得知两个纵扇形上方0-20m低阻明显异常呈深蓝色（与标尺最下端颜色相对应），此异常应为含水导致。迎头正向横扇形有较弱低阻异常，此异常应为上方含水波及导致前方潮湿所致，范围为10-30m。

针对物探解释的相对低阻区域，在三水平中部区皮带下山迎头位置设计了3个探放水钻孔，该钻孔一方面作为水文孔进行探放水，另一方面作为地质孔控制地质层位。钻孔施工过程中，其中一个钻孔最大出水量达到8m3/h。此涌水量持续两个月，共放水11520m3，后期为了顺利排水，在此巷道迎头左侧施工了一条放水巷，将涌水量降到2m3/h，此涌水量持续7个月，共放水10080m3，此巷道到目前为止共放水21600m3。打钻期间发现钻孔内有涌水并伴有强烈H2S气体的臭鸡蛋气味后，技术人员立即进行地质对照，发现该巷道周围并无旧巷、采空区，技术人员继续查找老图及版图，结果在地质版图上发现一条旧巷（粉色巷道为对照后旧巷）。该旧巷为1988年巷道，冒落严重，已封闭，闭前涌水量为10m3/h。

3、传统钻探方案和物探、钻探结合方案治理水害情况对比

通过对比两种水害治理方法可知，传统钻探方案钻孔的施工比较盲目，钻孔打中隐患区积水的概率并不高，浪费了大量人力物力财力。

采用物探加钻探的方法后，钻探施工更有方向性与目的性，准确性、可靠性较高。使得探放水钻孔的施工进尺大幅减少，比采用传统的探放水钻孔方法少施工大量钻孔，节约了水害治理时间，为煤矿减少了大量的经济投入。

4、物探、钻探结合方案治理水害的优点与总结

采用物探加钻探技术手段以后，带来了水害防治方式及理念的转变。在采用瞬变电磁探技术手段以前，传统钻探探测受技术手段的限制，很难提前发现造成突水的突水水源及导水通道，只能是加强突水灾害发生后的水害“治”理;采用瞬变电磁勘探技术手段以后，能够提前发现造成突水的突水水源及导水通道，提前封堵造成突水的导水通道，化解突水威胁，由原先的“治理突水”，转变为现在的“防止突水”，防治水工作实现了由被动的“治”转変为主动的“防”，大大地减少了突水灾害造成的损失，取得了更好的水害防治效果，实现了防治水工作理念的突破。

5、瞬变电磁法的推广应用前景

矿井各类水害齐全，井下生产均面临者松散层含水、煤层顶底板砂岩裂隙水、断层带导水等突水威胁。通过实施井下瞬变电磁探测并结合钻探探放。有针对性的进行钻探验证，提前对煤系砂岩地层富水区进行打钻疏放，可有效避免巷道集中出水事故的发生。能有效地查出本矿井下面临的水害威胁，及时有效的针对异常区进行探放水工作。为水害治理提供准确定位，实现了钻探从盲目到有的放矢的转变。随着科学技术的发展及相关从业人员的研究，井下综合物探技术应用会越来越纯熟，准确性会越来越高，应用范围会越来越广。

参考文献：

[1]刘天放，李志.矿并地球物理探.

[2]朱若军.矿井工作面开米水文地质条件综合地球物理探测研究.

[3]陈民振.中国煤矿物探研究.

[4]     有信.综合物探技求在矿灾害防治中的应用、安全环境工程.

[5]严寒.地球物理探测技术与地下水地质分析.

作者简介：

李春洋，男，中级工程师 ，2011年毕业于黑龙江科技学院，专业为资源勘查，现在振兴矿地测大队从事物探工作。