馬 強(qiáng)

(山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)和尚嘴煤業(yè)有限公司，山西 大同 037027)

介紹了煤礦水害的類型、瞬變電磁法的特點(diǎn)以及瞬變電磁法在煤礦防治水探測中的運(yùn)用及注意事項(xiàng)，正確認(rèn)識煤礦水害類型，有效地運(yùn)用瞬變電磁法探測煤礦井下采掘工作面附近的積水區(qū)，提高防治水工作效率，為煤礦發(fā)展創(chuàng)造更高效益。

瞬變電磁法；煤礦防治水；探測；運(yùn)用

煤礦水害是影響煤礦安全生產(chǎn)的五大災(zāi)害之一。隨著開采深度的不斷加大，煤礦的水害威脅越來越嚴(yán)重，煤礦水害事故已成為影響礦井安全生產(chǎn)的重大關(guān)鍵問題之一。隨著礦井的不斷開采和向下延伸，礦井的開采條件會變得越來越復(fù)雜，開采環(huán)境變得越來越惡劣。這就需要探明工作面附近的積水情況，最大程度地排除水害事故的發(fā)生。實(shí)踐證明，瞬變電磁法是一種非常有效的探測積水的技術(shù)手段。

1 煤礦水害的類型

煤礦水害的基本類型包括地表水水害、煤層頂板水害、煤層底板水害、老空積水水害、斷層破碎帶水害、巖溶陷落柱水害等。老空水是威脅煤礦生產(chǎn)的主要水害之一。

1.1 老空水的危害

老空水是指已經(jīng)采空的煤巖層中積存的水，老空水分布比較分散、隱蔽。如果老空水形成貫通，那么造成的水害事故將會非常大。在諸多的煤礦水害事故類型中，老空水害出現(xiàn)的頻率非常高。相對于其他類型的水害事故來說，老空水害事故所造成的破壞力也是非常大的，造成的經(jīng)濟(jì)損失也很大，所以，在預(yù)防治理煤礦水害事故的時(shí)候，應(yīng)該非常重視對于老空水害事故的處理。

1.2 老空水的防治

煤礦水害事故占煤礦事故總量的3.1%和死亡人數(shù)的8.3%，在重大以上事故中，水害事故總體呈逐年下降的趨勢。煤礦水害具有重大水害事故起數(shù)和死亡人數(shù)居高不下、鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦多發(fā)、掘進(jìn)工作面易發(fā)、采空區(qū)積水為主要透水水源的特點(diǎn)。針對我國煤礦水害的特點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)采取加強(qiáng)鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦等小煤礦的基礎(chǔ)水文地質(zhì)工作，切實(shí)落實(shí)易發(fā)水事故位置水害防治工作，加大科技攻關(guān)力度和重點(diǎn)易發(fā)煤礦的水文地質(zhì)隱患研究工作等針對性措施。而瞬變電磁法具有對低阻體反應(yīng)靈敏、分辨率較高，有著其它物探方法不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。

2 瞬變電磁儀的特點(diǎn)

瞬變電磁儀在地面以及煤礦井下所測量到的信號強(qiáng)度是不一樣的。通常來說，當(dāng)瞬變電磁儀的設(shè)置參數(shù)相同的時(shí)候，瞬變電磁儀在礦井下所測得的信號強(qiáng)度是地面上所測信號強(qiáng)度的10倍之多，甚至有時(shí)候這個(gè)數(shù)值還會達(dá)到20倍之多。造成這種現(xiàn)象的原因是，瞬變電磁儀在地面上工作的時(shí)候會受到來自很多方面的影響，所測得的信號會受到衰減，而其信號衰減到一定的時(shí)候，原始所測得的信號就會被這些干擾信號所覆蓋，那么真正有用的信號就很難被識別到，從而對最終的信號結(jié)果造成巨大的影響。相反的是，瞬變電磁儀在礦井中工作的時(shí)候，井下的干擾信號強(qiáng)度會變得很小，對于正常信號的干擾能力就會大幅度地降低，最終獲得的信號真實(shí)性也會更高。

不同于地面，礦井之中的空間是非常有限的。所以，受到礦井空間的影響，在井下測量的時(shí)候只能夠采用邊長相對比較短的多匝方形重疊回線裝置。煤礦井下的環(huán)境是非常不好的，受井下的軌道、鐵絲網(wǎng)、支護(hù)材料等的影響，瞬變電磁儀在進(jìn)行實(shí)際的井下探測時(shí)，需要將有效距離控制在100 m左右。這樣，瞬變電磁儀才能夠達(dá)到最好的探測效果。

要想利用瞬變電磁儀做好煤礦防治水的探測工作，首先需要了解瞬變電磁儀的工作原理，以便有效利用儀器，發(fā)揮儀器的功能作用，達(dá)到更好的功能效果[1]。瞬變電磁儀是一種全空間的瞬變響應(yīng)，瞬變電磁儀的工作原理是，接受來自回線平面上下或者是兩側(cè)底層的信號響應(yīng)。但由于這種工作原理所對應(yīng)的工作條件對于確定異常體的位置是非常不利的，所以在進(jìn)行具體的煤礦開采過程前，還不能完全依賴瞬變電磁儀。僅通過分析電磁儀的相關(guān)數(shù)據(jù)來確定相對的方案，是不完善的，有時(shí)候甚至?xí)斐刹涣嫉挠绊?。所以在進(jìn)行具體的操作之前，還需要結(jié)合工作面附近已搜集到的地質(zhì)條件和水文條件資料，以及結(jié)合相關(guān)類型的煤礦開采案例進(jìn)行綜合的分析，從而制訂出最好的執(zhí)行方案。

3 實(shí)例分析

3.1 山西某礦8106綜采工作面瞬變電磁法探測上覆煤層老空積水區(qū)成果(見圖1)

圖1 8106工作面瞬變電磁法探測物探成果圖(見圖2)

3.2 山西某礦8106綜采工作面上覆煤層老空積水區(qū)鉆探成果(見圖2)

8106綜采工作面走向長度800 m，傾向長度120 m，工作面整體呈向斜構(gòu)造，向斜軸部位于300 m。在對8106工作面上覆11號、12號煤層進(jìn)行鉆探時(shí)，依據(jù)該工作面瞬變電磁法探測成果進(jìn)行鉆場布設(shè)，在300 m物探低阻異常區(qū)(向斜軸部附近)探放上覆老空水1 500 m3；在500 m物探低阻異常區(qū)探放上覆老空水1 300 m3，該處排放同層老空巷積水2 000 m3，大大提高了瞬變電磁法在煤礦水害中的探測精度，為煤礦的安全生產(chǎn)保駕護(hù)航[2]。

圖2 8106工作面探放上覆11號、12號老空水成果圖

4 影響因素以及注意事項(xiàng)

4.1 影響因素

影響瞬變電磁儀工作的主要影響因素是自然環(huán)境因素，也有水文地質(zhì)因素和施工現(xiàn)場的影響。而井下施工因素會對探測結(jié)果產(chǎn)生主要影響，這是因?yàn)椋叵孪锏酪约跋嚓P(guān)的金屬管道、供電系統(tǒng)的存在均會對探測結(jié)果造成不良影響。地質(zhì)因素的影響則更加明顯，地質(zhì)因素的影響即地層的電性特征的影響，能夠嚴(yán)重影響到探測的深度，對探測的結(jié)果形成直接影響。

4.2 注意事項(xiàng)

瞬變電磁儀的探測結(jié)果對于煤礦防治水探測非常有參考價(jià)值，要保證探測結(jié)果的正確性，就必須保證數(shù)據(jù)采集質(zhì)量和回線面積，避免回線接觸潮濕地面，

保證供電電流和足夠的疊加次數(shù)，遠(yuǎn)離地面設(shè)施、金屬等。而提高數(shù)據(jù)采集的質(zhì)量和外業(yè)工作人員的專業(yè)素養(yǎng)則是保證電磁儀正常工作的前提條件。

[1] 吳迪,劉廣亮,劉彥君,等.井下瞬變電磁法在煤礦防治

水的應(yīng)用[J].煤炭技術(shù),2014,33(5):91-93.

[2] 張大明.瞬變電磁法勘探在煤礦防治水工作中的應(yīng)用[J].價(jià)值工程,2017,36(7):137-138.