星村煤礦瞬變電磁物探解譯實例剖析

張旭++王叢山++杜習(xí)成

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.25.080

摘 要：星村煤礦地質(zhì)條件相對復(fù)雜，為確保井下安全生產(chǎn)，采用YCS200礦用本安型瞬變電磁儀，對七采區(qū)軌道巷進行探測預(yù)報，解譯結(jié)果表明，在探測范圍內(nèi)無明顯低阻異常，保證了在可控情況下的安全掘進。實施探測的環(huán)境盡量選擇無金屬物體分布，以保障探測準(zhǔn)確度，為礦領(lǐng)導(dǎo)制定合理的對策措施提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：星村煤礦 瞬變電磁 物探解譯

中圖分類號：P631.325 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）09（a）-0080-02

星村煤礦因受大地構(gòu)造影響，開采標(biāo)高較深，且礦區(qū)綜合水文地質(zhì)情況較復(fù)雜。為了保證礦井安全生產(chǎn)，煤礦領(lǐng)導(dǎo)一直堅持“有疑必探，先探后掘”的原則，多次采用瞬變電磁法物探對井巷進行探測解譯，獲得了較好的預(yù)測預(yù)報成果。

1 地質(zhì)概況

星村煤礦地處華北地臺魯西南坳陷濟寧地塹的東部，為全隱蔽式華北型石炭-二疊系含煤地層區(qū)（林中月，2012）。礦井設(shè)計年生產(chǎn)能力90萬t，開采標(biāo)高-1000～-1200m，主要含煤地層為山西組、太原組，主采煤層3煤，煤層平均厚度8.0m。主要含水層自上而下包括：第四系下組砂礫層孔隙承壓水，侏羅系砂巖孔隙裂隙水，山西組3煤層頂板砂巖裂隙承壓水，太原組三灰、十下灰及十四灰?guī)r溶裂隙承壓水，奧陶系石灰?guī)r巖溶裂隙承壓水（《山東省兗州煤田星村煤礦生產(chǎn)地質(zhì)報告》，2016年）。主要水源補給是大氣降水和河流水系（泗河等）。

2 瞬變電磁法物探

2.1 物探原理與設(shè)備參數(shù)

礦用瞬變電磁法（TEM）主要憑借巖（礦）石導(dǎo)電性與導(dǎo)磁性的差異，利用發(fā)射電磁脈沖，獲得二次電磁場的空間、時間分布特性（張平松等，2015；胡雄武等，2014；王叢山等，2017），即“煙圈效應(yīng)”原理。根據(jù)線圈平面的法線方向及地質(zhì)資料綜合判定異常體空間位置（羅平平等，2010）。

本次采用YCS200礦用本安型瞬變電磁儀和配套的+YCS60-F接收、發(fā)射一體機，工作裝置形式為1.5m×1.5m多匝小線框重疊回線組合，為了更好地接收感應(yīng)信號，激發(fā)線圈和接收線圈分別采用4匝和40匝，滿足實際工作需要。測點采用30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 探測方案

本次瞬變電磁探測采樣點為七采區(qū)軌道巷迎頭（JF7+39m），主要是為了探明軌道巷迎頭前方富水情況，保證安全掘進。在迎頭位置布設(shè)4個探測方向：+45°、0°、-15°、-45°。每個探測方向共布置7個角度，從左幫到右?guī)头謩e是0°、30°、45°、90°、135°、150°、180°。本次七采區(qū)軌道巷迎頭超前探共采集28組數(shù)據(jù)。有效探測距離150m，即JF7+39m～JF7+189m。通過移動發(fā)射接收線圈，形成4條射線的實測剖面。

2.3 TEM資料解釋方法

瞬變電磁法資料解釋以測區(qū)物性差異為前提，結(jié)合地質(zhì)及其他物探成果，進行定性分析。數(shù)據(jù)處理采用YCS200礦用本安型瞬變電磁儀配套解譯軟件，進行數(shù)據(jù)預(yù)處理，并結(jié)合歸一化電壓、電流進行校正，視電阻率自動轉(zhuǎn)化計算測深，最終Suffer成圖，根據(jù)礦區(qū)特定色標(biāo)庫對圖片加工處理。

2.4 TEM數(shù)據(jù)解譯成果

圖1中的4幅圖是JF7+39處超前探測4個方向結(jié)果（圖1（a）至（d）），分別是迎頭向上45°、水平0°、迎頭向下15°、迎頭向下45°。圖幅右側(cè)顯色柱狀為相對視電阻率（Ω·m）的直觀表示，黑色代表相對低阻值，白色代表相對高阻值。

從圖1解譯圖可明顯看出，在斜向下45°、斜向下15°、水平0°和斜向上45°均有黑色相對低阻異常區(qū)，面積較小，且集中于迎頭探測位置（JF7+39）右側(cè)70～120m范圍。根據(jù)剖面圖計算得出異常區(qū)在縱向上標(biāo)高為（以迎頭JF7+39處標(biāo)高為基點）+35.4～-11.5m，大致呈錐形縱向延伸。結(jié)合礦井地質(zhì)構(gòu)造特點以及相鄰工作面揭露的斷層情況，認(rèn)為該處有較大面積巖石破碎，推斷可能有2條走向相近，傾向相對的交叉斷層，反映到采掘圖上大約位于七采區(qū)軌道巷右側(cè)F14斷層煤柱線附近。由于該處異常區(qū)距離巷道較遠(yuǎn)，認(rèn)為對正常掘進工作不會造成較大影響。另外，在斜向上45°方向，物探迎頭前方25～50m存在較低阻異常區(qū)，推斷為巖石破碎或含有少量裂隙水。此處位于迎頭正前方偏右側(cè)，但根據(jù)整體情況推測該異常區(qū)對掘進影響不大。

3 結(jié)論與建議

（1）本次物探存在相對低阻異常區(qū)，結(jié)合礦井地質(zhì)資料分析，推斷為斷層構(gòu)造，存在巖石破碎現(xiàn)象。由于異常區(qū)范圍較小，且距離巷道較遠(yuǎn)，不會影響正常掘進。

（2）瞬變電磁物探工作原理是二次感應(yīng)電磁信號，易受周圍金屬物體，而且儀器在井下高地壓、濕熱等特殊環(huán)境下，其采集精度、數(shù)據(jù)特點對探測范圍內(nèi)水體特性控制度會有偏差，造成采集的部分?jǐn)?shù)據(jù)準(zhǔn)確度較低，解譯難度增大。所以，在實施探測時盡量選擇無金屬物體分布的位置。

（3）瞬變電磁物探異常區(qū)的劃分是根據(jù)視電阻率值的相對高低，物探解譯時我們認(rèn)為采集的數(shù)據(jù)是理想且合理的，色標(biāo)庫顯色標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)星村煤礦多次物探解譯取得的最合理值。同時，對于可能存在安全威脅的異常區(qū)，需要及時制定合理的對策措施，保障巷道安全施工。

參考文獻

[1] 林中月.華北賦煤區(qū)煤田構(gòu)造與構(gòu)造控煤作用研究[D].中國礦業(yè)大學(xué)，2012.

[2] 張平松，胡雄武.礦井巷道掘進電磁法超前探測技術(shù)研究現(xiàn)狀[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2015，43（1）：112-115.

[3] 胡雄武，張平松，嚴(yán)家平，等.礦井瞬變電磁超前探測視電阻率擴散疊加解釋方法[J].煤炭學(xué)報，2014，39（5）：925-931.

[4] 羅平平，范波.深部礦井底板隱伏含水構(gòu)造瞬變電磁探測應(yīng)用[J].山東科技大學(xué)學(xué)報，2010，29（5）：13-18.

[5] 王叢山，張旭，杜習(xí)成.礦用本安型瞬變電磁儀在礦井超前探的應(yīng)用[J].山東煤炭科技，2017（2）：152-154.endprint