巷道掘進(jìn)瞬變電磁法超前預(yù)報(bào)分析與應(yīng)用

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1、巷道掘進(jìn)瞬變電磁法超前預(yù)報(bào)分析與應(yīng)用　　摘要：YCS40（A）型礦井瞬變電磁儀在新嶺煤礦4年的井下應(yīng)用實(shí)踐中，憑借其對(duì)良導(dǎo)體敏感、可多方位探測(cè)、操作簡(jiǎn)單方便等特點(diǎn)，有針對(duì)性地解決井下巷道及工作面開(kāi)采空間水害探查的相關(guān)技術(shù)問(wèn)題，在礦井水害探測(cè)與防治中取得良好的應(yīng)用效果。　　關(guān)鍵詞：礦井瞬變電磁儀水害防治探測(cè)技術(shù)　　一、概述　　新嶺煤礦屬于舊區(qū)復(fù)采礦井，原始煤層已破壞，舊巷縱橫交錯(cuò)，由于礦井為露天與井工聯(lián)合開(kāi)采，隔水層已遭到破壞，導(dǎo)致井田范圍內(nèi)隔水系數(shù)降低，大氣降水容易直接導(dǎo)入井下滲入舊巷內(nèi)，造成不明積水區(qū)，因此，礦井水文地質(zhì)條件較為復(fù)雜?！　?/p>

2、YCS40（A）型礦井瞬變電磁探測(cè)儀能夠超前確定巷道掘進(jìn)前方及工作面頂?shù)装鍘r層中的水害源的位置和水量狀況，減少煤層底板突水或老空區(qū)出水淹井事故發(fā)生，杜絕巷道掘進(jìn)以及工作面頂?shù)装逅κ鹿拾l(fā)生。在礦井地質(zhì)災(zāi)害源探測(cè)過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用?！　《?、礦井瞬變電磁儀主要特點(diǎn)　　1、探測(cè)原理4　　在發(fā)送回線上供一個(gè)電流脈沖方波，在方波后沿下降的瞬間，產(chǎn)生一個(gè)向回線法線方向傳播的一次磁場(chǎng)，在一次磁場(chǎng)的激勵(lì)下，地質(zhì)體將產(chǎn)生渦流，其大小取決于地質(zhì)體的導(dǎo)電程度。在一次場(chǎng)消失后，該渦流不會(huì)立即消失，它將有一個(gè)過(guò)渡（衰減）過(guò)程。該過(guò)渡過(guò)程又產(chǎn)生一個(gè)衰減的二次磁場(chǎng)向

3、回傳播，由接收回線接收二次磁場(chǎng)，該二次磁場(chǎng)的變化將反映地質(zhì)體的電性分布情況。如按不同的延遲時(shí)間測(cè)量二次感生電動(dòng)勢(shì)，就得到了二次磁場(chǎng)隨時(shí)間衰減的特性曲線。當(dāng)沒(méi)有良導(dǎo)體存在時(shí)，將觀測(cè)到快速衰減的過(guò)渡過(guò)程；當(dāng)存在良導(dǎo)體時(shí)，由于電源切斷的一瞬間，在導(dǎo)體內(nèi)部將產(chǎn)生渦流以維持一次場(chǎng)的切斷，所觀測(cè)到的過(guò)渡過(guò)程衰變速度將變慢，從而可以發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體的存在。賦存于井下各種地質(zhì)單元的水體均具有一定的礦化度，在電性表現(xiàn)出低阻良導(dǎo)體特征，井下一切存在明顯電性差異的異常體均可利用該方法進(jìn)行探查。　　2、處理系統(tǒng)　　礦井瞬變電磁處理系統(tǒng)V1.0（MineTransientE

4、lectromagneticMethodsSystemV1.0，以下簡(jiǎn)稱(chēng)：MTEM）可處理、管理礦井和地面所礦井瞬變電磁處理系統(tǒng)采集的瞬變電磁數(shù)據(jù)：可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑、重組、晚期視電阻率計(jì)算等操作；能對(duì)地質(zhì)體的含水性和構(gòu)造進(jìn)行較為準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)?！　∪⒌V井應(yīng)用實(shí)例　　1、探測(cè)位置實(shí)際情況4　　新嶺煤礦+96機(jī)道石門(mén)巷道從F1斷層下盤(pán)穿過(guò)F1斷層，沿10#勘探線后石門(mén)施工。先后穿過(guò)F1斷層、22層煤、27-29層煤、30層煤。施工區(qū)域F1下盤(pán)巖性主要為花崗片麻巖，含黑色礦物較少，肉紅色的長(zhǎng)石和白色的石英風(fēng)化后呈粗大顆粒狀，圍巖堅(jiān)硬穩(wěn)定，局部受

5、斷層構(gòu)造影響伴有裂隙。過(guò)斷層后巖性變?yōu)樯皫r。探測(cè)位置（見(jiàn)圖2）為+96機(jī)道石門(mén)M7點(diǎn)前14米處?！　?、工作參數(shù)　　儀器各技術(shù)參數(shù)，發(fā)送頻率8.3Hz；疊加次數(shù)32；發(fā)送邊邊長(zhǎng)2米，匝數(shù)9；接受邊長(zhǎng)2米，匝數(shù)18；發(fā)送電壓7V?！　y(cè)線布置方式為迎頭超前探測(cè)，測(cè)點(diǎn)布置方向如圖3所示。扇形布置、傾角90°、共布置11個(gè)測(cè)點(diǎn)。　　3、解析結(jié)果及結(jié)論　　探測(cè)結(jié)果（如圖4）顯示巷道M7點(diǎn)前14米探測(cè)巷道施工左前方35-61米發(fā)現(xiàn)探測(cè)異常。經(jīng)圖紙對(duì)照，巷道前方為F/1斷層帶，有裂隙導(dǎo)水的可能，要求施工前針對(duì)異常區(qū)域進(jìn)行進(jìn)行打鉆探查并驗(yàn)證。在探放水完成

6、后，鉆孔放出水量約8m3，排除了該地點(diǎn)的水害隱患，所探測(cè)結(jié)果與探測(cè)表現(xiàn)的異常特征較為吻合。　　四、結(jié)論　　礦井瞬變電磁法作為一種非接觸式探測(cè)技術(shù)，在礦井地質(zhì)災(zāi)害源探測(cè)過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用。新嶺煤礦在大量實(shí)踐基礎(chǔ)上，驗(yàn)證了YCS40（A）型礦井瞬變電磁儀的可靠性，同時(shí)設(shè)備輕便、快捷、智能，利用小線框、小功率，進(jìn)行中等測(cè)深的礦井瞬變探測(cè)技術(shù)，適合于礦井各種水害防治探測(cè)技術(shù)應(yīng)用，有針對(duì)性地解決井下巷道及工作面開(kāi)采空間水害探查的相關(guān)技術(shù)問(wèn)題，在巷道掘進(jìn)水害預(yù)報(bào)，煤層頂?shù)装甯凰畢^(qū)、導(dǎo)（涌）水通道、陷落柱探測(cè)中已經(jīng)取得了良好應(yīng)用效果，為巷道正常掘進(jìn)提

7、供了安全保障。4　　礦井瞬變電磁勘探技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)靈活，施工方便，同時(shí)特殊的測(cè)試環(huán)境也帶來(lái)了許多地面瞬變電磁法所沒(méi)有的問(wèn)題，如井下各種金屬支護(hù)（如錨網(wǎng)、錨桿、工字鋼等）、鐵軌、排水管道、機(jī)械設(shè)備、電纜等金屬良導(dǎo)體對(duì)數(shù)據(jù)采集影響較大，壓制干擾成為井下施工技術(shù)的關(guān)鍵，對(duì)井下數(shù)據(jù)采集中的干擾剔除、深度校正、電磁場(chǎng)的全空間傳播規(guī)律、反演計(jì)算等關(guān)鍵技術(shù)還需要更加深入研究，向著更為精確、定量化的方向發(fā)展?！　⒖嘉墨I(xiàn)：　　[1]于景?.礦井瞬變電磁法勘探[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2007；　　[2]霍全明.瞬變電磁法在煤礦水害預(yù)測(cè)防治中的應(yīng)用[M

8、].西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，1994；　　[3]李貅.瞬變電磁測(cè)深的理論與應(yīng)用[M].西安：陜西科學(xué)技術(shù)出版社，2002；　　[4]牛之璉.時(shí)間域瞬變電磁法原理[M].長(zhǎng)沙：中