曹 凱

（同煤集團(tuán)朔州煤電公司安全應(yīng)急防控中心，山西 懷仁 038300）

礦井掘進(jìn)過(guò)程中查明前方是否含水及含水位置是確保礦井安全掘進(jìn)需要解決的問(wèn)題之一?！睹旱V安全規(guī)程》要求物探先行，化探跟進(jìn)，鉆探驗(yàn)證。本文主要介紹瞬變電磁法和直流電法在煤礦井下超前探測(cè)過(guò)程中的實(shí)際應(yīng)用及遇到的問(wèn)題，對(duì)進(jìn)一步提高超前探測(cè)成果圖的準(zhǔn)確率提出了意見(jiàn)及想法。

1 瞬變電磁法的原理、應(yīng)用和現(xiàn)狀

瞬變電磁法是以地殼中巖（礦）的導(dǎo)電性與導(dǎo)磁性差異為主要物質(zhì)基礎(chǔ)。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，利用不接地回圈或接地線源向地下發(fā)送一次脈沖磁場(chǎng)，在一次脈沖磁場(chǎng)的間隙期間，利用線圈或者接地電極觀測(cè)二次渦流場(chǎng)，并研究該場(chǎng)的空間與時(shí)間分布規(guī)律，來(lái)尋找地下礦產(chǎn)資源或解決其他地質(zhì)問(wèn)題的一種時(shí)間域電磁法。

礦井瞬變電磁法是在井下巷道內(nèi)瞬變電磁場(chǎng)呈全空間分布。因巷道內(nèi)煤層、水等不同介質(zhì)的電阻值不同，電磁波通過(guò)的難易程度不同，使得接受線圈收到來(lái)自發(fā)射線圈周圍的巖石電性不同，從而來(lái)綜合反映到成果圖中的高低視電阻率。

礦井瞬變電磁法主要應(yīng)用在：

（1）對(duì)掘進(jìn)頭前方的含水體（裂隙水、斷層水、老窯水等）進(jìn)行定位；

（2）判斷頂?shù)装搴畬拥暮?，劃分富水區(qū)域；

（3）判斷陷落柱、斷層等地質(zhì)構(gòu)造及以揭露的地質(zhì)構(gòu)造的含水性。

目前瞬變電磁法在礦井中應(yīng)用要求巷道迎頭15 m左右范圍內(nèi)無(wú)大型金屬機(jī)械（掘進(jìn)機(jī)、鉆機(jī)、水泵和其他堆積金屬等）；要求迎頭嚴(yán)禁有雷管、炸藥，炮孔內(nèi)無(wú)啞炮；要求巷道附近進(jìn)行停電處理，停止作業(yè)。

然而，由于井下機(jī)組無(wú)法退到要求的距離和迎頭，有時(shí)有積水和其他金屬設(shè)備（鋼棚等）會(huì)影響物探數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，對(duì)物探成果造成影響。并且瞬變電磁法存在淺部盲區(qū)，井下抗干擾性能差等不足，但其具有可以進(jìn)行多角度探測(cè)，探測(cè)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。

2 直流電磁法的原理、應(yīng)用和現(xiàn)狀

電法勘探是根據(jù)巖石和礦石的電學(xué)性質(zhì)（如導(dǎo)電性、電化學(xué)活動(dòng)性、介電性）差異來(lái)研究地質(zhì)體賦存狀況的一種地球物理勘探方法。

礦井直流電法超前探測(cè)原理是以巖石與含水地質(zhì)體之間的電性差異為物質(zhì)基礎(chǔ)，通過(guò)在井下巷道周圍巖層中建立全空間穩(wěn)定的人工電場(chǎng)，測(cè)量電場(chǎng)的變化規(guī)律，求取巖層的視電阻率。

礦井直流電法主要應(yīng)用在：

（1）巷道掘進(jìn)頭探測(cè)；

（2）巷道頂?shù)装寮皞?cè)幫探測(cè)；

（3）工作面電透視。

目前礦井直流電法主要用移電極布線的方法，因此要求電極必須良好接地，底板不能有浮煤和大量積水，且巷道要掘進(jìn)一定的距離以采集多個(gè)物理點(diǎn)。在采集時(shí)對(duì)電流有一定的要求，所以為了達(dá)到電流值，有時(shí)必須的對(duì)電極進(jìn)行澆水。

然而直流電法有在井下抗干擾性強(qiáng)，井下條件要求簡(jiǎn)單；無(wú)盲區(qū)等優(yōu)點(diǎn)。

3 如何提高物探成果圖準(zhǔn)確性

1）在每次物探時(shí)提前和隊(duì)組聯(lián)系，要求隊(duì)組積極配合。在進(jìn)行瞬變勘探時(shí)，要求隊(duì)組提前斷電、退機(jī)組、如果無(wú)法退到要求距離，可以通過(guò)對(duì)儀器關(guān)斷時(shí)間和增益的調(diào)整來(lái)增加抗干擾性，從而獲得良好的數(shù)據(jù)；在直流電法探測(cè)中，由于底板太硬或者浮煤太多而無(wú)法達(dá)到相應(yīng)的電流值時(shí)，可以清浮煤或者把電極移動(dòng)到側(cè)幫上采集。

2）在采集過(guò)程中，記錄巷道中積水的位置，通過(guò)成果圖來(lái)判斷所產(chǎn)生的低阻是由于巷道積水引起還是煤層內(nèi)含水。

3）對(duì)每個(gè)巷道每次物探成果做好臺(tái)賬，記錄每次低阻范圍和相應(yīng)最低視電阻率，從而總結(jié)出在哪個(gè)視電阻率范圍內(nèi)會(huì)出現(xiàn)含水，進(jìn)而對(duì)整條巷道進(jìn)行良好的分析。

4 對(duì)井下物探的意見(jiàn)

1）由于井下物探施工條件和環(huán)境的影響，需要多個(gè)部門，多個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行密切配合，所以需加強(qiáng)礦井人員對(duì)物探的了解和認(rèn)識(shí)。

2）物探不能代替鉆探。物探成果存在多解性，物探成果有允許誤差，并且成果都為相對(duì)低阻等，需要不斷完善和提高精確度。從低阻中再找低阻等，是以后的發(fā)展方向。

3）加強(qiáng)井下物探設(shè)備和處理軟件的研發(fā)。目前用的瞬變電磁儀主要是加拿大和澳大利亞的物探儀，其體積大而重，井下運(yùn)輸不方便；而國(guó)產(chǎn)瞬變電磁儀雖然體積小而輕，但井下抗干擾能力和國(guó)外相差較大，并且在后期數(shù)據(jù)處理過(guò)程中人為因素太多。所以我國(guó)應(yīng)該加強(qiáng)設(shè)備和處理軟件的研發(fā)，提高現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。