李飞跑
库车市榆树岭煤矿有限责任公司榆树岭煤矿 842000
摘要：随着煤炭的大量开采和开采条件的不断变化，矿井水害对煤矿的生产安全造成了极大的威胁。井下瞬变电磁探测技术具有体积小、分辨率高的特点，尤其对前方含水体探测有显著效果，是目前矿井应用最为广泛的一种地球物理勘探方法。本文对井下瞬变电磁探测技术在煤矿水害防治中的应用进行分析，以供参考。
关键词：瞬变电磁；探测技术；水害防治
引言
一直以来，矿井水灾害都严重威胁着煤矿安全生产，采空区是诸多造成矿井水灾害因素之一。早期煤矿行业火热，由于利益巨大，小煤窑乱挖乱采形成大量采空区，加上大部分煤层采空后没有采取处理措施（充填处理），后期很容易造成采空塌陷且常常积水，最终形成富水采空区。在煤矿生产过程中，一旦前期没有调查清楚掘通，短时间内涌水量巨大，轻则加重煤矿防治水工作，重则处理措施不到位、不及时，发生淹井事故及造成人员死亡，严重威胁煤矿安全生产和经济效益。
1矿区概述
矿区位于鄂尔多斯，含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组。据钻孔揭露2组地层总厚度25.46～175.30m，平均厚度129.31m，厚度变化不大，且区内含煤地层保存完整。井田内大面积被第四系地层覆盖，基岩仅零星出露于西北及东北部边缘地带，根据地表及钻孔揭露情况，地层由老至新有元古界震旦系（Z）、古生界石炭系上统本溪组（C2b）、太原组（C2t），二叠系（P）下统山西组（Pls）、下石盒子组（Plx），上石盒子组（P2s）及新生界第三系（R）、第四系（Q）。
2井下瞬变电磁探测
2.1概述
瞬变电磁法是一种有效的地球物理探测手段，在地球物理勘探中的应用日益广泛，瞬变电磁法的工作装置大致分为剖面测量装置、测深装置、地－井装置、航空装置，其中剖面测量装置(中心回线装置、重叠回线装置、偶极装置、大定回线源装置)是工程勘查中常用的工作装置。由于大定回线源装置发送源固定，这种场源具有发射磁矩大、场均匀及随距离衰减慢的优点，适合密集点采样，且装置对铺设回线的要求不是很严格，在煤田、断层、溶洞等勘查中一旦铺好回线后，可在线框一定范围内直行测量，因此实际工作中效率高，成本低。故传统的瞬变电磁法常采用大回线源来实现以煤田水文地质勘查为目的的探测。瞬变电磁法在实际工作中，合理地选择工作方法与施工仪器参数是完成不同项目勘探的关键。因此，不同的工区、不同的目的层及埋深、不同的地质任务需要选择不同的工作方法与仪器施工参数。本次瞬变电磁试验的目的就是研究大回线源装置在探测煤矿积水区时不同目的层埋深情况下选择合适的仪器工作参数，以保证原始数据的可靠性。得出了3个不同深度下的较优施工参数，对其可行性以及应用效果进行了分析。分析结果为后续煤矿区野外的数据采集的准确性提供参考依据，也为同行今后参数选择提供参考价值。
2.2技术分析
地球物理特征岩石的空隙度、矿物成分、结构、构造、裂隙发育程度和含水程度，这些因素都能影响岩石电阻率。其中岩石的空隙裂隙发育程度、含水性及水的矿化度对岩石的电阻率变化有重要影响。当岩层裂隙发育并含水时，在裂隙发育地带电阻率就会大幅度下降，形成明显的相对低阻异常区。井下瞬变电磁超前探测技术就是利用此规律来查明巷道前方一定范围内煤岩层的富水情况。
2.3井下瞬变电磁特点
（1）瞬变电磁对低阻异常十分敏感，而且高阻层不会对其产生屏蔽，因此井下瞬变电磁技术穿透能力很强。（2）现场施工简单、灵活，测距大，用到的辅助工序极少，省时省力，极大降低了工作成本。
（3）由于瞬变电磁对低阻灵敏特点，往往巷道干扰因素（金属物件、积水、锚网等）又比较多，因此在施工时，需要尽可能为瞬变电磁超前探测提供一个干扰少的探测环境。
2.4瞬变电磁仪原理
瞬变电磁法是一种人工源的电磁法，工作时首先给发射线框供一直流电流，然后突然切断电流，线框内电流将发生一个突变。这种瞬态变化的电流将在空间产生一个瞬态的磁场，地下形成涡流;涡流随时间的推移不断地向地下扩散，扩散的速度与地下岩层的电阻率有关，延续时间扩散到不同深度;通过记录地下涡流变化(即磁场变化率)的情况来达到了解地下地层视电阻率的目的。地下低视电阻率异常的地方一般为赋水区域，根据获得的岩层介质视电阻率结合矿井地质资料综合分析来圈定赋水异常区。
2.5软件解析方法
本瞬变电磁仪软件解析采用Sufer8．0绘图软件，该软件是一款自动化功能强大的科学类绘图软件，是地质工作者必备的专业成图工具。Sufer8．0可以轻松制作基面图、数据点位图、分类数据图、等值线图、线框图、地形地貌图、趋势图、矢量图以及三维表面图等;提供11种数据网格化方法，包含几乎所有流行的数据统计计算方法;提供各种流行图形图像文件格式的输入输出接口以及各大GIS软件文件格式的输入输出接口，大大方便了文件和数据的交流与交换。由Sunfer8．0解析提供的瞬变电磁探测成果图，真实、清晰、质量高。
3应用实例
异常划分标准是利用视电阻率等值线断面图上的低阻或高阻异常区相对于背景场的变化情况及其分布范围，对含水体的空间位置以及富水程度进行推断解释。在正常地质情况下，各地层之间的电性变化具有一定的规律，反映在平面图上为视电阻率等值线变化平缓；相反，当某区域存在含水体或采空区时，所得到的视电阻率等值线将发生扭曲、变形、圈闭等特点。因此可将视电阻率等值线发生扭曲、变形、圈闭的位置定义为异常区存在位置，再结合探测点周围的岩性电阻率特征以及水文地质情况等进行异常区的综合推断解释。将运输顺槽和回风顺槽所测得的所有数据处理后，整理成工作面三维数据体后，对数据进行抽层处理，分别抽取煤层顶板上30、60、90m这3层，形成平面等值线图，进而确定相对富水异常区的位置。以煤层顶板上90m平面图为例，圈定煤层顶板上90m相对富水异常区3块，编号依次为1#异常区、2#异常区、3#异常区。其中，1#异常区位于距切眼40～160m附近，异常中心靠近运输顺槽，结合现场情况和水文地质资料，推断该异常为顶板砂岩含水所致；2#异常区距切眼320～400m附近，异常中心靠近回风顺槽，结合现场情况和水文地质资料，推断该异常为顶板砂岩含水所致；3#异常区位于工作面尾部，距切眼600~760m，异常位于运输顺槽附近，根据现场调查情况，工作面尾部存在大量铁器，结合现场情况和水文地质资料，推断该异常为现场铁器引起的假异常。后期分别对1#异常区、2#异常区、3#异常区分别打钻验证，发现在1#异常区出水量较大为5.9m3/h，2#异常区出水量一般为2.3m3/h，3#异常区出水量较小为0.4m3/h。
结束语
井下瞬变电磁探测技术是一种重要的探测方法，尤其在煤矿水害的防治中，可以做到提前预报，为水害的防治提供第一手参考资料，从而减少煤矿水害事故的发生，为煤矿安全生产提供有力地保障。
参考文献
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作者简介：李飞跑，1989年5月，男，汉族，河南嵩县人。2010年7月毕业于平顶山工业职业技术学院，矿井建设专业，专科学历。助理工程师职称；现在库车市榆树岭煤矿有限责任公司，从事地测防治水科业务主管工作。