本文關(guān)鍵詞：瞬變電磁新技術(shù)在隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)中的應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

常奮斌

（淮北礦業(yè)集團(tuán)蘆嶺煤礦，安徽 宿州 234000）

摘　要：文章以礦井瞬變電磁法的扇形觀測(cè)系統(tǒng)在錢營(yíng)孜煤礦西風(fēng)井掘進(jìn)巷道中的應(yīng)用為例，分析了礦井瞬變電磁法在煤礦水文地質(zhì)方面工作的作用，也闡述了扇形觀測(cè)系統(tǒng)與常規(guī)的觀測(cè)系統(tǒng)相比的優(yōu)點(diǎn)。為礦井瞬變電磁方法的發(fā)展及在礦井水文地質(zhì)工作中的推廣做出了一定的貢獻(xiàn)。

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關(guān)鍵詞 ：礦井瞬變電磁；扇形觀測(cè)系統(tǒng)；水文地質(zhì)；數(shù)據(jù)采集

中圖分類號(hào)：TD6文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1000-8772（2014）13-0203-01

1 礦井瞬變電磁法的基本原理

瞬變電磁法屬時(shí)間域電磁感應(yīng)方法。其探測(cè)原理是：在發(fā)送回線上供一個(gè)電流脈沖方波，在方波后沿下降的瞬間，產(chǎn)生一個(gè)向回線法線方向傳播的一次磁場(chǎng)，在一次磁場(chǎng)的激勵(lì)下，地質(zhì)體將產(chǎn)生渦流，，其大小取決于地質(zhì)體的導(dǎo)電程度，在一次場(chǎng)消失后，該渦流不會(huì)立即消失，它將有一個(gè)過(guò)渡（衰減）過(guò)程，該過(guò)渡過(guò)程又產(chǎn)生一個(gè)衰減的二次磁場(chǎng)向掌子面?zhèn)鞑ィ山邮栈鼐�接收二次磁場(chǎng)，該二次磁場(chǎng)的變化將反映地質(zhì)體的電性分布情況。如按不同的延遲時(shí)間測(cè)量二次感生電動(dòng)勢(shì)V（t），就得到了二次磁場(chǎng)隨時(shí)間衰減的特性曲線。如果沒(méi)有良導(dǎo)體存在時(shí)，將觀測(cè)到快速衰減的過(guò)渡過(guò)程；當(dāng)存在良導(dǎo)體時(shí)，由于電源切斷的一瞬間，在導(dǎo)體內(nèi)部將產(chǎn)生渦流以維持一次場(chǎng)的切斷，所觀測(cè)到的過(guò)渡過(guò)程衰變速度將變慢，從而發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體的存在。瞬變電磁場(chǎng)在大地中主要以“煙圈“擴(kuò)散形式傳播，在這一過(guò)程中，電磁能量直接在導(dǎo)電介質(zhì)中傳播而消耗，由于趨膚效應(yīng)，高頻部分主要集中在地表附近，且其分布范圍是源下面，較低頻部分傳播到深處，且分布范圍逐漸擴(kuò)大[1-8]。

2 井下觀測(cè)系統(tǒng)布置

本次探測(cè)主要是探測(cè)巷道順層前方、頂板、底板的富水性，所以在測(cè)點(diǎn)上共布置三個(gè)探測(cè)方向，一個(gè)是線圈平面方向是平行巷道掌子面朝法線方向探測(cè)，一個(gè)方向是斜上45°方向探測(cè)巷道傾頂板方向，一個(gè)是斜下45°方向探測(cè)巷道傾底板方向。西三軌道山上山巷道迎頭立面較小，礦井瞬變電磁法的發(fā)射和接收線圈的幾何尺寸受到的一定的制約�，F(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)系統(tǒng)布置時(shí)只能采用多匝小回線的發(fā)射和接收裝置形式，即邊長(zhǎng)為2m。測(cè)點(diǎn)布置在巷道迎頭里面附近，從巷道迎頭左側(cè)開始，左右兩側(cè)各布置了3個(gè)測(cè)點(diǎn)，每個(gè)測(cè)點(diǎn)處在豎直方向上采集3組數(shù)據(jù)，依此為超前頂板、超前順層、超前底板，其中頂板和順層方向數(shù)據(jù)采集時(shí)天線法線方向約與迎頭立面成45°，順層方向天線與迎頭立面垂直。本次探測(cè)是軌道迎頭前方的電阻率變化情況，巷道設(shè)計(jì)在停頭位置做相應(yīng)的變化，即在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)天線，使天線的法線方向與巷道的左側(cè)分別成60°、30°、45°和90°的夾角進(jìn)行探測(cè)。當(dāng)天線的法線方向與巷道迎頭界而垂直時(shí)，根據(jù)其主迎頭斷面的寬度布置4個(gè)測(cè)點(diǎn)；到巷道迎頭右側(cè)時(shí)類似左側(cè)方法分別成90°、30°、45°和60°的夾角進(jìn)行探測(cè)、右?guī)筒贾?個(gè)測(cè)點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)從多個(gè)角度采集數(shù)據(jù)，稱之為“扇形”測(cè)深系統(tǒng)技術(shù)。

3 結(jié)果解析及結(jié)論

由圖1可見(jiàn)迎頭前方的視電阻率剖面，從觀測(cè)系統(tǒng)中可以看出，本次探測(cè)的所有測(cè)點(diǎn)均分布在巷道平面上，為重點(diǎn)解釋區(qū)域；本次實(shí)際探測(cè)掘進(jìn)巷道迎頭前方100m，解釋迎頭前方80m，盲區(qū)20 m。針對(duì)前方探測(cè)結(jié)果解釋如下：

（1）掌子面前方20-40m段范圍內(nèi)頂板、順層與底板的視電阻率值較高，相對(duì)較高，該段巖性變化不大，不存在低阻異常；

（2）掌子面前方40-60m段范圍內(nèi)頂板、順層與底板的視電阻率值均有所降低，與迎頭相比電阻率存在變化，相比巖性有所變化，注意支護(hù)；

（3）60m-100m左右，視電阻率的結(jié)果跳躍較大，特別是巷道的左上方及前方，推測(cè)是存在構(gòu)造或者是破碎帶，掘進(jìn)到此處時(shí)請(qǐng)注意支護(hù)與超前鉆孔探放水，以探查引起視電阻率變化的地質(zhì)原因；

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參考文獻(xiàn)：

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（責(zé)任編輯：趙蕾）

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