李鵬舉

（同煤集團忻州窯礦，山西 大同 037000）

大同煤業(yè)股份有限責任公司忻州窯煤礦開采歷史悠久，1918年即已以土法開采3號煤層，目前礦井核定生產(chǎn)能力為230×104t/a，主要開采煤層為14-3號煤層東二盤區(qū)、東三盤區(qū)，開拓煤層為14-3號煤層西一盤區(qū)、14-2號煤層西二盤區(qū)。

1 工作面地質(zhì)概況及水患分析

1.1 工作面地質(zhì)概況

14-3號煤層東二盤區(qū)8310工作面可采走向長858.5m，傾向長130.8m，工作面對應地面位置為忻州窯礦原北山住宅區(qū)（已搬遷），煤層埋藏深度330～355m左右。工作面位于忻州窯井田向斜東部，煤層結(jié)構簡單，煤層厚度最小3.6m，最大7.4m，平均5.18m，局部賦存1～2層夾石，厚0.1～0.3m，煤層傾角1～6°，平均2°。

1.2 工作面水患分析

14-3號煤層東二盤區(qū)8310工作面水文地質(zhì)條件中等，煤巖層微含水，預計工作面在掘進過程中局部頂板有滴水及淋水現(xiàn)象，在巷道低洼處形成積水。8310工作面煤層之上25m左右為12號煤層采空區(qū)（局部可采），煤層之上45～60m左右為11-2號煤層采空區(qū)，預計采空區(qū)內(nèi)有大量積水。

2 TEM法在積水采空區(qū)探查中的應用

2.1 工作方法

2.1.1 根據(jù)現(xiàn)場條件和探測目的探測布置

14-3號煤層東二盤區(qū)8310順槽巷10#測點前14m處迎頭采用圖1方式進行瞬變電磁探測，布置測線3條，每條測線13個物理點，總計39個物理點。每個物理點測3個方向，分別是頂板斜上30°、順層0°、底板斜下30°方向，探測迎頭正前方及頂?shù)装甯凰闆r。通過在探測點移動發(fā)射接收線圈，形成3 條超前探測的實測剖面。

2.1.2 施工技術措施

礦井瞬變電磁法勘探裝置類型采用重疊回線組合裝置，邊長2m的激發(fā)和接收正方形線圈，激發(fā)線圈匝數(shù)l0匝，接收線圈匝數(shù)20匝。每個測點至少采用32次疊加方式提高信噪比，確保了原始數(shù)據(jù)的可靠性。

2.2 資料分析與地質(zhì)效果

本次瞬變電磁探測數(shù)據(jù)處理采用YCS40(A)型礦井瞬變電磁儀配套的MTem2.0處理系統(tǒng)，其處理主要流程為：數(shù)據(jù)上傳—格式轉(zhuǎn)換—數(shù)據(jù)濾波處理—計算晚期視電阻率—正反演計算—結(jié)果成圖。

經(jīng)上述數(shù)據(jù)處理過程，獲得巷道前方頂板瞬變電磁剖面結(jié)果，圖中不同的顏色代表不同的視電阻率值，顏色由淺到深說明阻值從大變小的趨勢。由于受迎頭現(xiàn)場環(huán)境的限制，從視電阻率剖面圖中僅可以初步判定探測區(qū)域內(nèi)探測方向上100m左右范圍內(nèi)電性變化的情況，探測結(jié)果如圖2所示。

圖1 瞬變電磁施工布置示意圖

圖2 探測結(jié)果圖

探測結(jié)果具體分析如下：

在巷道頂板30～90°方向，60～100m有明顯低阻異常區(qū)，視電阻率相對偏低，推測為上層11-2號煤層采空區(qū)有積水存在。經(jīng)鉆探驗證上覆11-2號煤層東一盤區(qū)8101采空區(qū)內(nèi)存在采空區(qū)積水，其鉆探驗證如圖3所示。

3 結(jié)論

本次通過大同煤業(yè)股份有限責任公司忻州窯礦的生產(chǎn)實踐，進一步驗證瞬變電磁法物探對地質(zhì)低阻體的良好響應特征。并研究通過井下瞬變電磁法物探尋找確定上覆采空區(qū)積水位置的可行性，且經(jīng)鉆孔驗證上覆采空范圍位置準確可靠，取得良好實際應用效果。通過物探探測，鉆孔驗證的實際探測實例證明，礦井瞬變電磁法對上覆煤礦采空區(qū)積水探測，是一種可靠有效的探測方法。礦井瞬變電磁法憑借其對低阻反應敏感，方向性強，體積效應小、便于施工、工作效率高和成本低等優(yōu)點，在探測煤礦采空區(qū)積水、含(導)水地質(zhì)構造、充水鉆孔等方面取得了很好的應用效果。隨著瞬變電磁法應用研究準確性的不斷提高，瞬變電磁法在探測煤礦采空區(qū)積水、含(導)水地質(zhì)構造、充水鉆孔等含水地質(zhì)構造的應用前景十分廣闊，對煤礦礦井突水防治及安全生產(chǎn)具有重要的意義。

圖3 鉆孔驗證示意圖