礦井瞬變電磁在新田煤礦溶洞發育地段探測中的應用研究

臧楠 葉紅儒

摘 要：新田煤礦開采區域伴隨著溶洞的發育，為煤礦生產帶來巨大安全隱患。為了解溶洞所在的具體位置和溶洞內部填充的物質，進而為防治礦井災害做出科學的建議。本文使用礦井瞬變電磁對礦井溶洞發育地段進行探測結果特征進行視電阻率聯合空間反演探測研究。

關鍵詞：礦井瞬變電磁;溶洞;新田煤礦;視電阻率

1 瞬變電磁工作原理

瞬變電磁法為時間域電磁感應法。其原理：給發射線圈提供交流電，在電流方向不斷變化的過程中根據電磁感應原理，這個變化的電流會激發一個初級磁場。在這個初級磁場的作用下，前方的地質體會因為磁場的變化，進而在地質體內激發出渦流。被一級磁場激發的渦流不會立即消失，將有一個逐漸衰減變小的過程[1]見圖（1）。在這個被一級磁場激發出的渦流逐漸衰減的過程中同樣根據電磁感應原理，會激發出二級磁場，這個二級磁場會向發射線圈的方向傳播也就是掌子面方向傳播。接收線圈接收到二級磁場后，可根據二級磁場的變化來反映出地質體的導電情況。地質體的導電情況的好壞與其電阻率有關。接收線圈按相同的時間間隔接收二級磁場，根據二級磁場情況可反映出二次感應電動勢，就可得到二級感應磁場隨時間變化的曲線。若地質體的導電性能很差，在切斷電源的瞬間，接收線圈會感應到二次磁場快速衰減的過程。相反，則感應到二級磁場的逐漸衰減的過程。瞬變電磁產生的磁場在大地中的擴散方式就像“煙圈”（如圖2）。在這發射和接收的過程中，所產生的電磁的能量都直接在地質體中消耗。

2 瞬變電磁在新田煤礦的應用

新田煤礦地處貴州省畢節市黔西縣甘棠鄉境內，該礦是目前為止甘棠鄉唯一的一個煤礦。新田煤礦年產煤約60萬噸，是推動甘棠鄉經濟發展的重要單位給當地經濟發展帶來了強勁的動力。該礦的探礦范圍在東經106度02分30秒至106度07分30秒，北緯27度05分00秒，井田自東到西長度約為8千米，從南到北寬度約為4.6千米，井田總面積大約有36.8平方千米。本次使用的是YCS40-1本安型礦用瞬變電磁儀，重疊回線的工作裝置。

3 數據分析

聯合空間反演結果揭示了三條巷道整個范圍內電性的大致分布情況。主斜井和副斜井高度落差有20米，回風巷和主斜井高度落差也是20米。中間藍色的巷道代表主斜井;最上面的巷道是回風巷;最下面的是副斜井其中三條巷道右邊填充的部位表示已經掘進過得部分。從圖像中可知主井停頭后方兩側側幫出現低阻區域，三條巷道前方100米至120米的范圍內也出現低阻區域。

4 結論

（1）礦井瞬變電磁在對溶洞的探測中低阻異常區域與模擬溶洞區域位置相對應，說明該方法對溶洞的探測反應靈敏。

（2）新田煤礦三個井筒異常區內分別為，主井為黃泥破碎帶，副井為破碎帶，風井為構造帶出水，所有探測結果和實際揭露情況一致，探測準確率在90%以上。

（3）礦井瞬變電磁在溶洞發育地段的探測具有實際意義。能夠有效的為礦井生產提供可靠的地質數據。

參考文獻：

[1]羅成果.礦井超前探測綜合物探方法的研究與應用[D].成都理工大學，2013.7.

[2]劉向紅.本安型瞬變電磁儀及其探測技術研究[D].安徽理工大學，2009.71-72.

[3]薛國強.論瞬變電磁測深法的探測深度石油地球物理勘探.2004（10）：575-578.