星村煤礦瞬變電磁物探解譯實(shí)例剖析

張旭++王叢山++杜習(xí)成

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.25.080

摘 要：星村煤礦地質(zhì)條件相對(duì)復(fù)雜，為確保井下安全生產(chǎn)，采用YCS200礦用本安型瞬變電磁儀，對(duì)七采區(qū)軌道巷進(jìn)行探測(cè)預(yù)報(bào)，解譯結(jié)果表明，在探測(cè)范圍內(nèi)無(wú)明顯低阻異常，保證了在可控情況下的安全掘進(jìn)。實(shí)施探測(cè)的環(huán)境盡量選擇無(wú)金屬物體分布，以保障探測(cè)準(zhǔn)確度，為礦領(lǐng)導(dǎo)制定合理的對(duì)策措施提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：星村煤礦 瞬變電磁 物探解譯

中圖分類號(hào)：P631.325 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）09（a）-0080-02

星村煤礦因受大地構(gòu)造影響，開(kāi)采標(biāo)高較深，且礦區(qū)綜合水文地質(zhì)情況較復(fù)雜。為了保證礦井安全生產(chǎn)，煤礦領(lǐng)導(dǎo)一直堅(jiān)持“有疑必探，先探后掘”的原則，多次采用瞬變電磁法物探對(duì)井巷進(jìn)行探測(cè)解譯，獲得了較好的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)成果。

1 地質(zhì)概況

星村煤礦地處華北地臺(tái)魯西南坳陷濟(jì)寧地塹的東部，為全隱蔽式華北型石炭-二疊系含煤地層區(qū)（林中月，2012）。礦井設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力90萬(wàn)t，開(kāi)采標(biāo)高-1000～-1200m，主要含煤地層為山西組、太原組，主采煤層3煤，煤層平均厚度8.0m。主要含水層自上而下包括：第四系下組砂礫層孔隙承壓水，侏羅系砂巖孔隙裂隙水，山西組3煤層頂板砂巖裂隙承壓水，太原組三灰、十下灰及十四灰?guī)r溶裂隙承壓水，奧陶系石灰?guī)r巖溶裂隙承壓水（《山東省兗州煤田星村煤礦生產(chǎn)地質(zhì)報(bào)告》，2016年）。主要水源補(bǔ)給是大氣降水和河流水系（泗河等）。

2 瞬變電磁法物探

2.1 物探原理與設(shè)備參數(shù)

礦用瞬變電磁法（TEM）主要憑借巖（礦）石導(dǎo)電性與導(dǎo)磁性的差異，利用發(fā)射電磁脈沖，獲得二次電磁場(chǎng)的空間、時(shí)間分布特性（張平松等，2015；胡雄武等，2014；王叢山等，2017），即“煙圈效應(yīng)”原理。根據(jù)線圈平面的法線方向及地質(zhì)資料綜合判定異常體空間位置（羅平平等，2010）。

本次采用YCS200礦用本安型瞬變電磁儀和配套的+YCS60-F接收、發(fā)射一體機(jī)，工作裝置形式為1.5m×1.5m多匝小線框重疊回線組合，為了更好地接收感應(yīng)信號(hào)，激發(fā)線圈和接收線圈分別采用4匝和40匝，滿足實(shí)際工作需要。測(cè)點(diǎn)采用30次疊加方式提高信噪比，確保了原始數(shù)據(jù)的可靠性。

2.2 探測(cè)方案

本次瞬變電磁探測(cè)采樣點(diǎn)為七采區(qū)軌道巷迎頭（JF7+39m），主要是為了探明軌道巷迎頭前方富水情況，保證安全掘進(jìn)。在迎頭位置布設(shè)4個(gè)探測(cè)方向：+45°、0°、-15°、-45°。每個(gè)探測(cè)方向共布置7個(gè)角度，從左幫到右?guī)头謩e是0°、30°、45°、90°、135°、150°、180°。本次七采區(qū)軌道巷迎頭超前探共采集28組數(shù)據(jù)。有效探測(cè)距離150m，即JF7+39m～JF7+189m。通過(guò)移動(dòng)發(fā)射接收線圈，形成4條射線的實(shí)測(cè)剖面。

2.3 TEM資料解釋方法

瞬變電磁法資料解釋以測(cè)區(qū)物性差異為前提，結(jié)合地質(zhì)及其他物探成果，進(jìn)行定性分析。數(shù)據(jù)處理采用YCS200礦用本安型瞬變電磁儀配套解譯軟件，進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，并結(jié)合歸一化電壓、電流進(jìn)行校正，視電阻率自動(dòng)轉(zhuǎn)化計(jì)算測(cè)深，最終Suffer成圖，根據(jù)礦區(qū)特定色標(biāo)庫(kù)對(duì)圖片加工處理。

2.4 TEM數(shù)據(jù)解譯成果

圖1中的4幅圖是JF7+39處超前探測(cè)4個(gè)方向結(jié)果（圖1（a）至（d）），分別是迎頭向上45°、水平0°、迎頭向下15°、迎頭向下45°。圖幅右側(cè)顯色柱狀為相對(duì)視電阻率（Ω·m）的直觀表示，黑色代表相對(duì)低阻值，白色代表相對(duì)高阻值。

從圖1解譯圖可明顯看出，在斜向下45°、斜向下15°、水平0°和斜向上45°均有黑色相對(duì)低阻異常區(qū)，面積較小，且集中于迎頭探測(cè)位置（JF7+39）右側(cè)70～120m范圍。根據(jù)剖面圖計(jì)算得出異常區(qū)在縱向上標(biāo)高為（以迎頭JF7+39處標(biāo)高為基點(diǎn)）+35.4～-11.5m，大致呈錐形縱向延伸。結(jié)合礦井地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)以及相鄰工作面揭露的斷層情況，認(rèn)為該處有較大面積巖石破碎，推斷可能有2條走向相近，傾向相對(duì)的交叉斷層，反映到采掘圖上大約位于七采區(qū)軌道巷右側(cè)F14斷層煤柱線附近。由于該處異常區(qū)距離巷道較遠(yuǎn)，認(rèn)為對(duì)正常掘進(jìn)工作不會(huì)造成較大影響。另外，在斜向上45°方向，物探迎頭前方25～50m存在較低阻異常區(qū)，推斷為巖石破碎或含有少量裂隙水。此處位于迎頭正前方偏右側(cè)，但根據(jù)整體情況推測(cè)該異常區(qū)對(duì)掘進(jìn)影響不大。

3 結(jié)論與建議

（1）本次物探存在相對(duì)低阻異常區(qū)，結(jié)合礦井地質(zhì)資料分析，推斷為斷層構(gòu)造，存在巖石破碎現(xiàn)象。由于異常區(qū)范圍較小，且距離巷道較遠(yuǎn)，不會(huì)影響正常掘進(jìn)。

（2）瞬變電磁物探工作原理是二次感應(yīng)電磁信號(hào)，易受周圍金屬物體，而且儀器在井下高地壓、濕熱等特殊環(huán)境下，其采集精度、數(shù)據(jù)特點(diǎn)對(duì)探測(cè)范圍內(nèi)水體特性控制度會(huì)有偏差，造成采集的部分?jǐn)?shù)據(jù)準(zhǔn)確度較低，解譯難度增大。所以，在實(shí)施探測(cè)時(shí)盡量選擇無(wú)金屬物體分布的位置。

（3）瞬變電磁物探異常區(qū)的劃分是根據(jù)視電阻率值的相對(duì)高低，物探解譯時(shí)我們認(rèn)為采集的數(shù)據(jù)是理想且合理的，色標(biāo)庫(kù)顯色標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)星村煤礦多次物探解譯取得的最合理值。同時(shí)，對(duì)于可能存在安全威脅的異常區(qū)，需要及時(shí)制定合理的對(duì)策措施，保障巷道安全施工。

參考文獻(xiàn)

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