范有達(dá)

（漳平市箭竹坪礦業(yè)投資有限責(zé)任公司 福建龍巖 364403）

為保證礦井安全生產(chǎn)，提高礦井水害防治工作的技術(shù)水平，箭竹坪煤礦采用瞬變電磁物探技術(shù)對(duì)箭竹坪井下+120 m（31）S 運(yùn)巷和+150 m（31）運(yùn)巷2 處進(jìn)行探測(cè)，查明上部采空區(qū)積水情況，并對(duì)上部采空區(qū)排查進(jìn)行驗(yàn)證，通過對(duì)比驗(yàn)證，認(rèn)為瞬變電磁物探技術(shù)在礦井水害防治中具有重要的作用，為水害防治提供可靠的技術(shù)保障。

1 礦區(qū)充水因素

箭竹坪煤礦水文地質(zhì)類型中等，屬構(gòu)造侵蝕—?jiǎng)兾g型中低山區(qū)地貌單元，地形切割強(qiáng)烈，溝谷兩邊坡度較陡，溝谷坡降大，大氣降水自然順坡沿地表低洼處逕流條件好，排水通暢。地表水系屬九龍江流域漳平拱橋溪水系王坑溪上游支流，區(qū)內(nèi)無大的地表水體。主要含水地層有第四系（Q）、基巖風(fēng)化帶、早侏羅世下村組（J1x）、早三疊世溪口組（T1x）、翠屏山組（P3cp）、童子巖組第三段（P2t3）和第一段（P2t1）、棲霞組（P2q）、天瓦崠組（D3t）、火成巖等；主要隔水巖組有童子巖組第二段（P1t2）、文筆山組（P1w）受到F0斷層的影響，導(dǎo)致礦區(qū)深部F1斷層以西局部地段隔水巖組文筆山組和童子巖組第二段地層斷失或變薄，造成棲霞組灰?guī)r與童子巖組地層直接接觸或接近，構(gòu)成對(duì)煤層開采有危害性的充水邊界，成為煤層開采時(shí)的直接或間接充水含水巖組。

2 探測(cè)區(qū)地球物探特征

2.1 一采區(qū)+120 m（31）S 運(yùn)巷地球物探特征

一采區(qū)+120 m（31）S 運(yùn)巷探測(cè)區(qū)位于一采區(qū)+120 m 區(qū)段，該區(qū)域總體地質(zhì)構(gòu)造屬單斜構(gòu)造，上部為+150 m（31）S 運(yùn)巷，上部無采空區(qū)，無老空水；巷道位于童子巖組第一段地層，主要由砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)砂巖、泥巖、細(xì)砂巖及煤構(gòu)成，31 煤層頂板為砂質(zhì)泥巖，底板為砂質(zhì)泥巖或細(xì)砂巖。通過對(duì)工作面地球物理特征分析認(rèn)為31 煤層頂、底板均為大面積、連續(xù)分布的高電阻區(qū)域。高阻區(qū)域不容易形成相對(duì)高阻“團(tuán)塊”或“孤島”，電磁曲線呈現(xiàn)高阻特征。而電磁波遇積水區(qū)時(shí)呈現(xiàn)低阻區(qū)，電磁曲線呈現(xiàn)低阻特征，這樣能夠通過電磁曲線電阻值的高低區(qū)分積水區(qū)和非積水區(qū)，并通過積水區(qū)范圍測(cè)算積水量等參數(shù)。

2.2 一采區(qū)+150 m（31）運(yùn)巷地球物探特征

一采區(qū)+150 m（31）運(yùn)巷探測(cè)區(qū)位于一采區(qū)+150 m 區(qū)段，該區(qū)域總體地質(zhì)構(gòu)造屬單斜構(gòu)造，上部無采空區(qū)，無老空水；巷道位于童子巖組第一段地層，主要由砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)砂巖、泥巖、細(xì)砂巖及煤構(gòu)成，31 煤層頂板為砂質(zhì)泥巖，底板為細(xì)砂巖。通過對(duì)工作面地球物理特征分析認(rèn)為31 煤層頂、底板均為大面積、連續(xù)分布的高電阻區(qū)域，高阻區(qū)域地球物理探測(cè)特征及參數(shù)與前者一致。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際和試驗(yàn)的巖層電性測(cè)試實(shí)驗(yàn)與地質(zhì)資料對(duì)照，確定地球物理參數(shù)，見表1。

3 瞬變電磁物探原理與布置

3.1 工作原理

瞬變電磁法簡(jiǎn)稱TEM，它是利用不接地回線或接地線源向地下發(fā)射一次脈沖磁場(chǎng)，在一次脈沖磁場(chǎng)間歇期間，利用線圈或接地電極觀測(cè)二次渦流場(chǎng)的方法。簡(jiǎn)單地說，瞬變電磁法的基本原理就是電磁感應(yīng)定律。通常于地面或空中設(shè)置通以一定波形電流的發(fā)射線圈，從而在其周圍空間產(chǎn)生一次電磁場(chǎng)，并在地下導(dǎo)電巖礦體中產(chǎn)生感應(yīng)電流，斷電后，感應(yīng)電流由于熱損耗而隨時(shí)間衰減。通過測(cè)量斷電后各個(gè)時(shí)間段的二次場(chǎng)隨時(shí)間變化規(guī)律，可得到不同深度的地電特征。

3.2 測(cè)線布置

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，分別在一采區(qū)+120 m（31）S 運(yùn)巷及一采區(qū)+150 m（31）運(yùn)巷2 個(gè)探測(cè)場(chǎng)均進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集，本次瞬變電磁探測(cè)共布置2 個(gè)物理測(cè)線，分別為仰角45°、仰角15°，其中一采區(qū)+120 m（31）S 運(yùn)巷每條測(cè)線布置5 個(gè)測(cè)點(diǎn)，每個(gè)測(cè)點(diǎn)間距為5 m。1# 測(cè)點(diǎn)布置在采面行人眼口處，其他測(cè)點(diǎn)沿著行人眼口往北間隔5 m 布置，本次瞬變電磁共探測(cè)10 個(gè)物探測(cè)點(diǎn)；一采區(qū)+150 m（31）運(yùn)巷每條測(cè)線布置5 個(gè)測(cè)點(diǎn)，每個(gè)測(cè)點(diǎn)間距為5 m。1# 測(cè)點(diǎn)布置在采面行人眼口處，其他測(cè)點(diǎn)沿著行人眼口往南間隔5 m 布置，本次瞬變電磁共探測(cè)10 個(gè)物探測(cè)點(diǎn)。

4 物探曲線解釋

4.1 一采區(qū)+120 m（31）S 運(yùn)巷物探區(qū)物探曲線解釋

本次物探一采區(qū)+120 m（31）S 運(yùn)巷物探區(qū)通過對(duì)本礦各測(cè)線測(cè)點(diǎn)及單測(cè)點(diǎn)各測(cè)道視電阻率值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)平均、方差分析，并結(jié)合以往工作經(jīng)驗(yàn)定義0～35 Ω·m 為低阻區(qū)，35～85 Ω·m為過渡區(qū)，85～120 Ω·m 為高阻區(qū)，資料解釋成果主要分析低阻區(qū)；最后綜合現(xiàn)場(chǎng)條件、水文地質(zhì)條件、物探資料綜合分析解釋異常區(qū)。

對(duì)圖1 和圖2 分析，可以看出工作面除靠下部0～10 m 高度內(nèi)視電阻率值偏底，靠上部10～100 m 高度均未發(fā)現(xiàn)有可疑區(qū)域，認(rèn)為下部0～10 m 高度出現(xiàn)視電阻率值偏底原因主要為物探布點(diǎn)位置下部存在水溝水的影響。

圖1 +120 m（31）S 運(yùn)巷仰角45°物探成果圖

圖2 +120 m（31）S 運(yùn)巷仰角15°物探成果圖

綜上所述，通過瞬變電磁物探認(rèn)為一采區(qū)+120 m（31）S 運(yùn)巷上部不存在積水區(qū)。

通過電阻率曲線圖分析判斷并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)排查驗(yàn)證，通過對(duì)比驗(yàn)證，瞬變電磁物探技術(shù)能夠較為準(zhǔn)確地測(cè)定積水區(qū)。

4.2 一采區(qū)+150 m（31）運(yùn)巷物探區(qū)物探曲線解釋

本次物探一采區(qū)+150 m（31）運(yùn)巷物探區(qū)通過對(duì)本礦各測(cè)線測(cè)點(diǎn)及單測(cè)點(diǎn)各測(cè)道視電阻率值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)平均、方差分析并結(jié)合以往工作經(jīng)驗(yàn)定義0～30 Ω·m 為低阻區(qū)，30～80 Ω·m為過渡區(qū)，80～130 Ω·m 為高阻區(qū)，資料解釋成果主要分析低阻區(qū)；最后綜合現(xiàn)場(chǎng)條件、水文地質(zhì)條件、物探資料綜合分析解釋異常區(qū)。對(duì)圖3 和圖4 分析，可以看出工作面除靠下部0～10 m 高度內(nèi)視電阻率值偏底，靠上部10～100 m 高度均未發(fā)現(xiàn)有可疑區(qū)域，通過分析，認(rèn)為下部0～10 m 高度出現(xiàn)視電阻率值偏底原因主要為物探布點(diǎn)位置下部存在水溝水的影響。

圖3 +150 m（31）運(yùn)巷仰角45°物探成果圖

圖4 +150 m（31）運(yùn)巷仰角15°物探成果圖

綜上所述，通過瞬變電磁物探認(rèn)為一采區(qū)+150 m（31）運(yùn)巷上部不存在積水區(qū)。

通過電阻率曲線圖分析判斷并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)排查驗(yàn)證，通過對(duì)比驗(yàn)證，瞬變電磁物探技術(shù)能夠較為準(zhǔn)確地測(cè)定積水區(qū)。

5 總結(jié)與經(jīng)驗(yàn)

（1）現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)條件選擇上，要盡量避開水溝側(cè)及水溝中有水流動(dòng)迎頭區(qū)域，盡量避開存在U 型鋼架支護(hù)材料區(qū)域，以及工作面頂板有淋水現(xiàn)象區(qū)域。

（2）在數(shù)據(jù)資料出現(xiàn)異常時(shí)，必須人工解釋與計(jì)算機(jī)解釋相結(jié)合。以人工解釋為基礎(chǔ)，計(jì)算機(jī)為工具，由粗到細(xì)逐步進(jìn)行。通過對(duì)主干剖面的解釋，確定所對(duì)應(yīng)的地質(zhì)層位，勾繪地層總體賦存形態(tài)以及構(gòu)造格局，為后期人機(jī)聯(lián)作精細(xì)解釋打下基礎(chǔ)。

（3）在數(shù)據(jù)資料出現(xiàn)異常時(shí)，必須垂直斷面與水平/順層切片解釋相結(jié)合。如果把已知鉆孔、斷層、煤層和其它特征層的地質(zhì)信息附加其上，即可構(gòu)成綜合推斷解釋成果的斷面圖。水平切片原則上可以提供任意深度的水平/順層切片，擬視電阻率平面等值線異常圖是資料分析和成果表現(xiàn)的主要圖件。

（4）在數(shù)據(jù)資料出現(xiàn)異常時(shí)，必須電性解釋與地質(zhì)信息相結(jié)合。物探異常具有相對(duì)性與多解性，需要結(jié)合已知的地質(zhì)信息，按從已知到未知，從點(diǎn)到線，由線到面，由淺入深的原則進(jìn)行綜合分析，以提高成果的可靠性和精度。

6 結(jié)論

（1）通過瞬變電磁探測(cè)及曲線分析，筆者認(rèn)為一采+120 m（31）S 運(yùn)巷上部無采空區(qū)積水?？肯虏砍霈F(xiàn)視電阻率呈低阻異常特征，主要是受到下部+120 m（31）S 運(yùn)巷水溝水的影響。

（2）通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，一采+120 m（31）S 運(yùn)巷上部無采空區(qū)積水，與對(duì)瞬變電磁探測(cè)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證，表明物探推測(cè)結(jié)果基本符合實(shí)際情況。

（3）瞬變電磁探測(cè)技術(shù)具體較好的探測(cè)效果，為水害防治提供可靠的技術(shù)保障。