掘进巷道水害井下瞬变电磁超前探测

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掘进巷道水害井下瞬变电磁超前探测

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纲要：瞬变电磁法是矿井防治水害的主要技术手段之一，本文介绍了瞬变电磁法的基来源理和该方法在巷道超前探测上的方法技

术，阐述了矿井瞬变电磁技术在探测巷道掘进头前面水的有效性，并联合实例证明该方法能够正确反应巷道前面地质体的空间特点，为防治掘进巷道水害供给了依照，很好地知足矿井巷道超前探测预告的要求。

轨騍匱薔賴瞒扫鹌纨锄諞屨殚蛺儀。 重点词：矿井瞬变电磁法；煤矿水害；超前探测；防治水中图分类号：TD214文件表记码：A文章编号：

序言

祁南煤矿地质结构条件复杂，在开采10煤层过程中，会受究竟板太原组灰岩含水层的威迫，再加之一些较大的地质结构，可能引发矿井突水和煤与瓦斯突出等事故。若采纳传统钻探方法，固然获得资料相瞄正确，但要覆盖巷道四周各个地区，要花销很高的成本和时间，而且拥有很强的盲目性。所以，采纳超前物探手段，展望受威迫巷道前面的地质结构、有无富水异样区，拥有十分重要的意义。矿井瞬变电磁法的主要作用就是展望在掘进巷道内及其四周空间发育的各样

形态的地质和含水结构，而后经过钻探考证和采纳针对性的防治举措，进而达到安全生产的目的。

一、地质-地球物理特点

因为我矿含煤地层的堆积序列比较清楚，在原生地层状态下，其导电性特点在纵向上固定的变化规律，而在横向上相对照较均一。当巷道前面存在断层破裂带或含水结构时，不论其含水与否，都将打破地层电性在纵向和横向上的变化规律。这类变化规律的存在，为以岩石导电性差别为物理基础的矿井瞬变电磁法探测供给了优秀的地质条件[4]。

二、矿井瞬变电磁原理視胜旷胧椭燾钡轡唠億挚难聵证达。1

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瞬变电磁法是利用接地线源或不接地回线向前面岩体内发射脉 冲电磁场，在一次脉冲电磁场间歇时期，利用接地电极或不接地线圈 观察二次涡流场的方法。其基本工作方法是：在巷道迎头设置必定波 形电流的发射线圈，经过不一样角度、不一样方向，在其四周岩体空间内 产生一次磁场，让四周导电岩矿体产生感觉电流，

因为感觉电流的热

消耗随时间渐渐衰减，再测定断电后各个时间段的二次磁场随时间变 化状况，进而获得不一样深度的地电特点。

研究结果表示，任一时辰地下涡旋电流所产生的磁场能够等效为地表一个水平环状线电流的磁场。在发射电流刚断开时，该环状线电流紧挨发射回线，与发射回线拥有相同的形状。跟着时间推移，该电流环向下、向外扩散，并渐渐变形为圆电流环。等效电流环象从发射回线中“吹”出来的一系列“烟圈”，所以，人们将地下涡旋电流向下、向外扩散的过程形象地称为“烟圈效应”。

从“烟圈效应”的看法看，初期瞬变电磁场是由近地表的感觉电流产生的，反应浅部电性散布；后期瞬变电磁场随时间的变化规律，能够探测大地电性的垂向变化。

三、施工技术及测点部署

超前探测主假如在掘进巷道迎头使用发射线圈进行探测，展望巷道迎头前面及四周地区内能否存在较大的地质结构、富水异样区和导水通道，为安全施工和防治水工作供给地质依照。

因为井下巷道空间较小，所以采纳多匝小回线的发射和接收装置。从巷道迎头发射前，将巷道迎头邻近能扰乱发射与接收的一些设施尽量后移，线圈发射后第一要使发射、接收天线的法线垂直巷道一侧面进行丈量，而后旋转线圈；当线圈的法线方向与巷道迎头垂直时，依据迎头断面的宽度部署1～3个测点，到巷道迎头另一侧时再旋转线圈，同时调整线圈的法线与巷道底板的夹角大小，以探测巷道顶板、顺层和底板方向的围岩变化状况。

四、应用实例

图3为我矿101采区东翼轨道大街施工时期在迎头进行的一次瞬变电磁超前探测工作的视电阻率拟断面图：横坐标在0～15º之间对应巷道左边帮,15º～25º之间对应巷道迎头地点，较桥郸籬肃侩鈑赵櫚辖鉦鏝糧缥苋。2

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25º～40º之间对应巷道右边帮，从左至右三张图分别为向顶板方向、顺巷道掘进方向、底板方向探测结果。

剖析顶板探测结果中视电阻率等值线变化规律能够看出，纵坐标小于40m、横坐标在0～40范围，等值线数值大于，为显然高阻反应，说明迎头顶板对应探测范围内赋水性弱。横坐标在0～10之间和25～40之间地点、纵坐在40～125m之间范围，对应迎头地点左右双侧帮顶板，视电阻率等值线值在左右。

横坐标在15～25之间、纵坐在40～95m之间范围，视电阻率等 值线横向变化差别大，视电阻率等值线值小于，比两测帮低，为显然 低阻异样反应，说明迎头前面顶板对应探测范围局部赋水性较强， 纵 坐标在95～125m之间，等值线数值大于，说明顶板对应探测范围赋 水性较弱。

剖析顺掘进方向探测结果中视电阻率等值线变化规律能够看出，纵坐标小于35m、横坐标在0～40范围，等值线数值大于，为显然高

阻反应，说明迎头前面对应探测范围内赋水性弱。纵坐标在35～70m之间，等值线横向变化较大，等值线数值小于，为相对低阻异样反应，说明迎头右边帮对应探测范围局部赋水裂隙发育。剖析视电阻率等值线沿探测方向变化特点，纵坐标在35m左右地点，等值线出现显然歪曲现象，等值线数值由高阻忽然减小到低阻，为结构发育反应，局部赋水裂隙发育。 剖析向底板探测结果，纵坐标小于35m、横坐标在0～40范围等值线数值大于，为显然高阻反应，说明迎头前面底板对应探测范围内赋水性弱。纵坐标在35～70m之间，等值线数值小于，为相对低阻异样反应，迎头右边帮底板对应探测范围局部赋水裂隙发育。纵坐标在35m左右地点等值线出现显然歪曲现象，等值线数值由高阻忽然减小

到低阻，相同为为结构发育反应，局部赋水裂隙发育。掺铥簖溝丢寶缧谔赎镀浔郸阙孌錦。

综合矿井地质和水文地质资料剖析，

得出以下结论：迎头地点侧

3

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帮外30m左右地点结构发育，前面25～45m之间、顶板上15～35m之间局部富水裂隙发育，底板赋水性相对弱，如图4所示。

五、结论

经过研究和实例展现，能够看出瞬变电磁超前探与实质揭穿的情 况较较符合，探测深度也较深，能够满意我矿水文地质勘探工作的需 要。在有限巷道空间中，具备较高的工作和数据收集效率，并能够有 效地展望巷道迎头前面以及四周的富水异样带， 断层破裂带，裂隙发 育区和岩溶塌陷柱等水文地质条件复杂地区的富水性。 参照文件：

于景邨.矿井瞬变电磁法勘探[M].徐州中国矿业大学第一版社:2007. 于景邨.矿井瞬变电磁法理论与应用技术研究[D].徐州中国矿业大学:2001.

刘树才,岳建华,刘志新.煤矿水文物探技术与应用[M].徐州中国矿业大学第一版社:2005. 于景邨,刘志新,刘树才等.深部采场突水结构矿井瞬变电磁法探查理论及应用[J].煤炭学报,2007,32(8):818-821.

作者简介：把其欢(1983-)，男，汉族，籍贯安徽明光市，2005年毕业于安徽理工大学，现就业于淮北矿业股份企业祁南煤矿，本科学历，从事专业为矿井地质与矿井水文地质工作。

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