瞬變電磁在礦井富水性探測的應用效果

【摘要】新疆大多數礦井為厚煤層，厚層煤區則表現為相對高阻區，礦井在斷層等含水構造及積水采空區、及工作面后方巖層內的富水區，通常表現為低電阻率值區。而瞬變電磁探測法對相對低電阻率值區比較敏感，而礦井一旦存在含水構造及外界擾動，都將打破地層電性在縱向和橫向上的變化規律。這種變化特征的存在，為以電性差異為應用物理基礎的瞬變電磁探測的實施提供了良好的地球物理前提。

【關鍵詞】瞬變電磁；富水性探測；數據處理于分析；平面圖

1、引言

新疆地區大多數地層沉積序列清晰，地層相對穩定，正常地層組合條件下，在橫向與縱向上都有固定的變化規律等地層電性特點，當斷層、裂隙和陷落柱等地質構造發育時，無論其含水與否，都將打破地層電性在縱向和橫向上的變化規律。這種變化規律的存在，表現出巖石導電性的變化。當存在構造破碎帶時，如果構造不含水，則其導電性較差，局部電阻率值增高；如果構造含水，由于其導電性好，相當于存在局部低電阻率值地質體，解釋為相對富水。同樣如果有采空區，若采空區不積水，則其導電性較差，局部電阻率值增高；如果采空區含水，由于其導電性好，相當于存在局部低電阻率值地質體。根據MTEM視電阻率等值線圖，綜合地質和水文地質資料，可確定橫向、水平深度和垂向深度電性變化情況，

2、應用實例

2.1 地質概況

本次探測在奎屯某煤礦1X301回采工作面、C4煤層+1486m泄水巷。巷道支護方式為錨桿、錨網索聯合支護。C4煤層直接頂板為粗砂巖，局部裂隙發育42m厚，粉砂巖、泥質粉砂巖、細砂巖、粗砂巖、泥巖，粉砂質泥巖；底板為粉砂巖、泥質粉砂巖、細砂巖、粉砂質泥巖。C4煤層可采厚度2.15-6.26m，平均5.33m，C3煤層頂板為粉砂巖、泥質粉砂巖、粉砂質泥巖；底板為泥質粉砂巖、粉砂巖、粗砂巖、泥巖、細砂巖。層可采厚度4.05-6.65m，平均4.81m，傾角7°—17°。

2.2 現場測點布置

根據本次瞬變電磁根據探測目的，布置在B4煤層+1486水平泄水巷里段，測線長度為600m，從切眼開始為探測起始點，向里600m，每10m布置一個測點。每個測點布置4個方向，4個探測方向分別為0°、30°、60°、90°。

2.3 數據處理

本次瞬變電磁探測采用YCS360礦用多通道瞬變電磁儀。該儀器主要用于隧道工程超前探測、地質災害與環境調查、水利工程病害調查、礦產資源勘查、工程地質勘察等領域。數據采集完成后，使用MTEM數據處理系統對所采集的瞬變電磁數據進行處理。并選用了surf8.0軟件進行輔助成圖。

3、成果分析

使用瞬變電磁技術能探測工作面頂板、底板及巷道掘進頭前方的平面上的低阻含水構造分布規律，同時可以發現垂直于地層方向上不同深度的地質構造問題。因此，富水區范圍和煤層變薄區等與正常煤層間存在明顯的電性差異，可以進行瞬變電磁探測來查明。

YC1在X=+835—+875m，沿探測方向Y=0—55m之間；結合礦方資料與現場結果分析可能是煤層采動過程中產生頂板裂隙導水帶，導通上部含水層所致。異常區YC3在泄水巷X=1155—1215m，探測方向Y=20—60m之間；現場探測過程中頂板淋水現象嚴重，礦方施工的排水孔流量為20-40m3/h，疑似為富水異常區。YC3在泄水巷X=+1415—1455m，探測方向Y=20—120m之間。低阻異常區YC4位于礦方1W301切眼，現場電線、轉載機等機械設備可能對結果造成干擾，但現場巷道頂板淋水嚴重，且有一定積水，經過數據分析后，該區域可能為富水區，其動態補給水量主要來源于井田西部邊界及北部的頂板砂巖裂隙水含水層。

4、結論

結合探測結果及礦方提供資料和現場踏勘綜合分析判定；+1486水平泄水巷由切眼開始向里600m范圍內可能存在3處低阻異常區YC3、YC2、YC1，綜合分析泄水巷主要的低阻異常區YC1可能是煤層采動過程中產生頂板裂隙導水帶，導通上部含水層所致。低阻異常區YC2為疑似富水異常區。低阻異常區YC3可能為富水異常區，其動態補給水量主要來源于井田西部邊界及北部的頂板砂巖裂隙水含水層。

本次MTEM工作解釋的低阻異常帶平面對應情況較好，根據視電阻率等值線變化情況進行地質、構造和水文地質解釋，物性依據充分，地電關系明顯，成果較為可靠。

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作者簡介：姓名：馬勝 性別：男 民族：回族 出生年月：1983-12-1 籍貫：新疆巴州焉耆回族自治縣。郵箱：masheng1983@126.com 單位：中工武大設計研究有限公司新疆分公司。