星村煤矿瞬变电磁物探解译实例剖析

张旭++王丛山++杜习成

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.25.080

摘 要：星村煤矿地质条件相对复杂，为确保井下安全生产，采用YCS200矿用本安型瞬变电磁仪，对七采区轨道巷进行探测预报，解译结果表明，在探测范围内无明显低阻异常，保证了在可控情况下的安全掘进。实施探测的环境尽量选择无金属物体分布，以保障探测准确度，为矿领导制定合理的对策措施提供依据。

关键词：星村煤矿 瞬变电磁 物探解译

中图分类号：P631.325 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）09（a）-0080-02

星村煤矿因受大地构造影响，开采标高较深，且矿区综合水文地质情况较复杂。为了保证矿井安全生产，煤矿领导一直坚持“有疑必探，先探后掘”的原则，多次采用瞬变电磁法物探对井巷进行探测解译，获得了较好的预测预报成果。

1 地质概况

星村煤矿地处华北地台鲁西南坳陷济宁地堑的东部，为全隐蔽式华北型石炭-二叠系含煤地层区（林中月，2012）。矿井设计年生产能力90万t，开采标高-1000～-1200m，主要含煤地层为山西组、太原组，主采煤层3煤，煤层平均厚度8.0m。主要含水层自上而下包括：第四系下组砂砾层孔隙承压水，侏罗系砂岩孔隙裂隙水，山西组3煤层顶板砂岩裂隙承压水，太原组三灰、十下灰及十四灰岩溶裂隙承压水，奥陶系石灰岩岩溶裂隙承压水（《山东省兖州煤田星村煤矿生产地质报告》，2016年）。主要水源补给是大气降水和河流水系（泗河等）。

2 瞬变电磁法物探

2.1 物探原理与设备参数

矿用瞬变电磁法（TEM）主要凭借岩（矿）石导电性与导磁性的差异，利用发射电磁脉冲，获得二次电磁场的空间、时间分布特性（张平松等，2015；胡雄武等，2014；王丛山等，2017），即“烟圈效应”原理。根据线圈平面的法线方向及地质资料综合判定异常体空间位置（罗平平等，2010）。

本次采用YCS200矿用本安型瞬变电磁仪和配套的+YCS60-F接收、发射一体机，工作装置形式为1.5m×1.5m多匝小线框重叠回线组合，为了更好地接收感应信号，激发线圈和接收线圈分别采用4匝和40匝，满足实际工作需要。测点采用30次叠加方式提高信噪比，确保了原始数据的可靠性。

2.2 探测方案

本次瞬变电磁探测采样点为七采区轨道巷迎头（JF7+39m），主要是为了探明轨道巷迎头前方富水情况，保证安全掘进。在迎头位置布设4个探测方向：+45°、0°、-15°、-45°。每个探测方向共布置7个角度，从左帮到右帮分别是0°、30°、45°、90°、135°、150°、180°。本次七采区轨道巷迎头超前探共采集28组数据。有效探测距离150m，即JF7+39m～JF7+189m。通过移动发射接收线圈，形成4条射线的实测剖面。

2.3 TEM资料解释方法

瞬变电磁法资料解释以测区物性差异为前提，结合地质及其他物探成果，进行定性分析。数据处理采用YCS200矿用本安型瞬变电磁仪配套解译软件，进行数据预处理，并结合归一化电压、电流进行校正，视电阻率自动转化计算测深，最终Suffer成图，根据矿区特定色标库对图片加工处理。

2.4 TEM数据解译成果

图1中的4幅图是JF7+39处超前探测4个方向结果（图1（a）至（d）），分别是迎头向上45°、水平0°、迎头向下15°、迎头向下45°。图幅右侧显色柱状为相对视电阻率（Ω·m）的直觀表示，黑色代表相对低阻值，白色代表相对高阻值。

从图1解译图可明显看出，在斜向下45°、斜向下15°、水平0°和斜向上45°均有黑色相对低阻异常区，面积较小，且集中于迎头探测位置（JF7+39）右侧70～120m范围。根据剖面图计算得出异常区在纵向上标高为（以迎头JF7+39处标高为基点）+35.4～-11.5m，大致呈锥形纵向延伸。结合矿井地质构造特点以及相邻工作面揭露的断层情况，认为该处有较大面积岩石破碎，推断可能有2条走向相近，倾向相对的交叉断层，反映到采掘图上大约位于七采区轨道巷右侧F14断层煤柱线附近。由于该处异常区距离巷道较远，认为对正常掘进工作不会造成较大影响。另外，在斜向上45°方向，物探迎头前方25～50m存在较低阻异常区，推断为岩石破碎或含有少量裂隙水。此处位于迎头正前方偏右侧，但根据整体情况推测该异常区对掘进影响不大。

3 结论与建议

（1）本次物探存在相对低阻异常区，结合矿井地质资料分析，推断为断层构造，存在岩石破碎现象。由于异常区范围较小，且距离巷道较远，不会影响正常掘进。

（2）瞬变电磁物探工作原理是二次感应电磁信号，易受周围金属物体，而且仪器在井下高地压、湿热等特殊环境下，其采集精度、数据特点对探测范围内水体特性控制度会有偏差，造成采集的部分数据准确度较低，解译难度增大。所以，在实施探测时尽量选择无金属物体分布的位置。

（3）瞬变电磁物探异常区的划分是根据视电阻率值的相对高低，物探解译时我们认为采集的数据是理想且合理的，色标库显色标准是根据星村煤矿多次物探解译取得的最合理值。同时，对于可能存在安全威胁的异常区，需要及时制定合理的对策措施，保障巷道安全施工。

参考文献

[1] 林中月.华北赋煤区煤田构造与构造控煤作用研究[D].中国矿业大学，2012.

[2] 张平松，胡雄武.矿井巷道掘进电磁法超前探测技术研究现状[J].煤炭科学技术，2015，43（1）：112-115.

[3] 胡雄武，张平松，严家平，等.矿井瞬变电磁超前探测视电阻率扩散叠加解释方法[J].煤炭学报，2014，39（5）：925-931.

[4] 罗平平，范波.深部矿井底板隐伏含水构造瞬变电磁探测应用[J].山东科技大学学报，2010，29（5）：13-18.

[5] 王丛山，张旭，杜习成.矿用本安型瞬变电磁仪在矿井超前探的应用[J].山东煤炭科技，2017（2）：152-154.endprint