浅谈瞬变电磁法在煤矿安全生产中的应用

浅谈瞬变电磁法在煤矿安全生产中的应用 摘 要在煤矿安全生产中，尤其是进入深部采区，矿井在巷道开拓、煤层开采中受1煤底板灰岩水、顶板砂岩水、老空水的严重威胁，给安全生产带来了极大的安全隐患。中煤集团新集二矿是个地质、水文地质条件较为复杂的矿井，随着一水平资源基本开采结束，矿井向二水平以及北中央开拓延伸受瓦斯以及F10断层制约，矿井1煤层开采受底板灰岩水威胁，同时隐伏垂向导水通道奥灰灰岩水也是制约1煤组安全开采重要因素，造成矿井采掘接替局面尤为紧张。为查明该矿1煤组底板灰岩水赋存情况，矿井物探技术工作尤为重要。本文介绍了瞬变电磁法在煤矿安全生产（掘进、回采）中的应用，并取得了良好的安全、经济效益。关键词瞬变电磁、底板灰岩水、经济效益中图分类号：TD214 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）45-0398-01引言中煤集团新集二矿井田位于淮南复向斜的谢桥向斜南翼，颖凤区阜凤推覆构造的中段，构造线方向近东西，井田内阜凤逆冲断层将外来系统自南向北推覆于原地系统（含煤地层）之上。（见图1）井田范围主采煤层5层，属煤层群开采。矿井煤层开采，上、下部分别受推覆体含水层、太原组灰岩水威胁，二水平、北中央开拓延伸分别受瓦斯、F10断层制约，加上一水平剩余的西翼采区，构造极为发育，矿井要继续保持稳产、均产，难度极大。其次，井田内周边矿井存在或已揭露导水陷落柱，且发生淮南矿业集团潘二矿“5.25”隐伏陷落柱导通底板灰岩突水淹井事故。唯有积极开展技术创新，利用物探科技，及时探明未揭露区域水文地质情况，解决矿井面临的极为复杂的地质、水文地质条件，才能确保矿井安全高效开采。1、瞬变电磁法勘测原理瞬变电磁法（Transient Electromagnetics Method，TEM）是以地壳中岩（矿）石的导电性与导磁性差异为主要物质基础，根据电磁感应原理，利用不接地回线或接地线源向地下发送一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场的间隙期间，利用线圈或接地电极观测二次涡流场，研究该场的空间与时间分布规律，可以得到各个地层的地质体分布情况，同时也能很好的了解到地质体的横向与纵向的分布特征。为寻找地下矿产资源、勘测矿井水文地质分布情况问题时间域的电磁法。瞬变电磁法对勘测矿井地下低阻异常体有着勘测精度高、数据采集操作简便、施工速度快的特点。2、瞬变电磁勘测有效实例2.1新集二矿210107工作面机J12+62m前方瞬变电磁勘测210107机巷位于新集二矿二水平东翼2101采区，为该采区1煤层首采工作面。影响该面掘进的主要地质因素为断层构造，冲刷构造、底板灰岩水及上部采空区积水的防治。根据水文地质条件分析，工作面掘进期间主要充水因素为上覆210108采空区灌浆水与掘进期间部分生产用水及1煤底板灰岩水。为查明该工作面机巷前方富水情况，确保矿井安全生产，我有幸参加对该掘进系统采用瞬变电磁法进行跟踪勘测。本次探测采用YCS40（A）型矿井瞬变电磁仪在新集二矿210107机巷迎头J12+62m位置勘测，采用U型和扇形观测系统采集数据。现场探测U型观测系统共布置11个测点（见图2-1），每个测点按顶板45、顺层和底板45三个方向采集数据，同时，迎头正前方补充扇形观测系统（见图2-2），1个测点、7个方向。通过结合已知地质情况，及时进行数据处理、对比、分析，确定该巷道J12+62m前方顶板、顺层、底板0100m范围视电阻率值总体较高，为正常地层反映，总体赋水性較弱，未发现明显低阻异常区。后期在掘进过程中与实际物探结果基本相符。2.2新集二矿210107工作面机巷J13+62.6m前方瞬变电磁勘测210107机巷掘进至J13+62.6m位置采取第二次跟踪超前勘测，采用上次布置方式对巷道前方顶板45、顺层、底板45的0100m范围进行富水性勘测，通过已有资料分析、对比视电阻率值总体较高，为正常地层反映，总体赋水性较弱，未发现明显低阻异常区。后期在掘进过程中与实际揭露基本相符，矿方对瞬变电磁勘测前方富水性非常满意。2.3瞬变电磁法成果分析的基本规律通过跟踪勘测，基本掌握YCS40（A）型矿井瞬变电磁仪特性。针对同一采区、同一工作面，及时进行探后的对比验证。对物探解释与钻探或巷道揭露不一致的及时分析原因、查找差异并调整相应技术参数措施。每次勘测针对不同地质条件而对仪器采集参数的设定；后期数据处理中结合现场干扰因素的干扰校正；结合巷道掘进采用不同的支护形式，实际揭露情况，每次对数据处理分析中所采用的不同深度系数值进行对比验证；每次数据处理所设定的电阻率系数值，对应所勘测巷道实际低阻异常区域从而得到相应的理论值。总结符合新集矿区煤系地层物性特点的物探方法和物性异常判别依据，初步确定不同煤系地层条件下判别异常区或富水区的物性参数。3.结论1、瞬变电磁法对勘测矿井地下低阻异常体有着勘测精度高，数据采集操作简便，施工速度快的特点，是矿井在防治水工作中强有力的技术支撑。2、瞬变电磁探后处理所提交的报告应遵循不同煤系地层物性特征；遵循所勘测巷道不同支护形式及现场干扰因素的正确校正；遵循所勘测地质体不同的物性差异对后期数据处理中电阻率系数值及深度系数值的设定。3、瞬