瞬变电磁勘探在采空区积水探测中的应用

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1、2010年第7期中州煤炭第175期瞬变电磁勘探在采空区积水探测中的应用崔占锋，郭跃，陈斌(河南省煤炭地质勘察研究院，河南郑州450052)摘要：瞬变电磁法(TEM)是近年来国内外发展较快、地质效果较好的一种勘探方法，具有对低阻体敏感、施工方便、测量工作简单、工作效率高等一系列优点。该方法主要应用于寻找地下水、探查呆空区等方面。以TEM法在新疆某矿采空区积水探测的应用为例，分析了地表煤层露头处含水老窑的位置和大致范围，为后续探孔的布置提供了依据。关键词：瞬变电磁法；含水老窑；煤层露头；探孔中图分类号：P631．325文献标识码：B文章编号：1003—0506(

2、2O10)07—0033—01新疆某煤矿位于乌鲁木齐市东北，矿区为一倾行观测，发射线圈与接收线圈始终处于同一方向，且角约为45。的单斜构造，含煤地层为侏罗系中统西接收线圈与发射线圈之间的距离总是一定的。线圈山窑组(J，X)，由粉砂岩、细砂岩、泥岩、炭质泥岩以安放角度与观测方向如图1所示，分别以南、北巷顺及多组煤层组成，其中主采煤层平均厚20～30m。煤层水平倾角45。布置及南巷顺煤层水平倾角75。现采用放顶煤一次采全高的方式进行开采，直接将布置。通过不同位置及不同角度的观测系统布置，开采水平之上的所有煤层全部放空。该煤层地表露可以从中排除近场干扰影响，得到有

3、效记录信号，掌头处存在多个废弃小煤矿，在地面形成了多处由采握近地表处煤层的真实电性特征。空区造成的地表塌陷，考虑到小煤矿采空区中的积煤层露头与采空区水将会给下部水平煤层开采带来很大风险，而这些废弃小煤矿的具体情况已无法详细追踪，因此有必要通过物探方法来探明采空区的含水情况，以便采取相应的排水措施来消除可能的水害。1勘探方法考虑到天气情况及地面条件，2009年底在井下图1瞬变电磁勘探线圈安放角度与观测方向示意进行了瞬变电磁勘探工作。在初始开采水平沿煤层顶底板两侧有平行开拓的煤巷，现场观测测点分别2成果分析与验证布置在此两平行巷道内，该矿地面标高与井下初始开采水

4、平标高相差约70m。根据井下观测的结果，得到了顺煤层露头走向通过对现场进行考察，将瞬变电磁勘探工作布的视电阻率剖面，对其进行相应的解释分析并圈出置在煤层初采工作面南巷及北巷，采用偶极子法进了相关的异常区(图2)。井口X^．煤眼的距离／mJf下巷道图2含水异常与探水钻子L位置对照示意所发现含水异常与探水钻孔位置如图2所示，收稿日期：2010—05—08图2中下部对煤层巷道加注桩号以确定其位置，上作者简介：崔占锋(1982一)，男，河南巩义人，助理丁程师，2005年部为原先所标注的老窑及其井口(下转第37页)毕于河南理T大学，现从事地球物理勘探]_作。·33·2

5、010年第7期梁士喜等：深部开采高应力回采工作面巷道支护探讨总第175期图3改进后的巷道支护方式示意风断面。主动提前对顶底板进行支护，消灭了爬行巷道及重大安全隐患，减轻了工人劳动强度，提高了4安全技术措施言差言鍪萋(1)加强巷道防、排水管理。由于底板泥岩遇借鉴。(责任编辑：秦爱新)(上接第33页)位置，中部5个深灰色扁圆形表硅茗示所发现的含水异常，另外3个淡灰色扁圆形表示铜嚼所发现的含水异常信号反映较弱。所探测出的瞬变后续钻孔工作验证表明，通过设置合理的瞬变电磁含水异常与原标注的老窑位置有着大致的对应电磁观测系统，能准确发现目标方向上含水老窑异关系，但其具体

6、范围及主要含水地段则更为明确；另常，成功完成探测工作，但也存在下述问题。外在老窑，与老窑之间发现了一个无已知采空区(1)电法勘探工作无法直接判断含水异常的确相对应的含水异常反映，这表明该处可能存在着一切蓄水量，一般只能大致认为异常区中视电阻率低、个以前未被告知的老窑采空区。异常范围大的地段蓄水量较大，反之较少，但实际情从图2中可见老窑所对应的含水异常信号反况需要通过探水工作加以分析验证。映较弱，经调查发现该段井下掘进时曾发生上部煤(2)井下瞬变电磁方法通常难以准确估算所发层及底板岩层大量冒顶的现象。据矿方分析认为，现含水异常点与井下观测点之间的实际距离，由于

7、这是由于上部老窑含水煤仓坍塌所致，该地段积水计算所得到的视电阻率值一般远远低于真实数据，也已基本疏干。在测区右端，受其右侧采掘工程疏所反算的探测距离也有较大误差，这与地面方法所水工作影响，大部分积水也已经被排空，老窑、老得到的结果差别明显。窑。、老窑部分也未见较强的异常反应。(3)受电法勘探的体积效应与分辨能力所限，矿方在此期间首先完成了探，、探：、探，、探、所见异常区应当是所探测范围内含水低阻异常地段探、探6个探水孔的施工，但仅有在测区范围之外的整体反映，而异常区内的高阻岩层的响应通常会的探。孔见大量老窑水。此后重新布置了探、探、被强烈的低阻异常反映所屏蔽

8、而无法分辨，因此所探3个孔再次进行探水工作，结果，探