瞬变电磁法在矿井防治水中的应用

对瞬变电磁 法 野 外 观 测 时，除 采 取 上 述 质 量 保 障
电地质体中产生二次涡流，二次涡流又由于焦耳热消 措施外，严格按照《煤炭电法勘探规范》（ MT / T 898 －
瞬变电磁法在矿井防治水中的应用
程琦 马友魁 岳云散 朱连杰（ 神华乌海能源公司 老石旦煤矿，内蒙古 乌海 016033）
摘 要： 本文主要阐述了瞬变电磁法（ TEM） 在探测神华乌海能源有限责任公司老石旦煤矿采空区积水中的应用，利用对含水体 敏感、分辨率高的瞬变电磁法，根据该地区物性地质条件，探测测区内采空区积水范围及煤系地层的含水情况，为矿井防治水工作的 合理实施提供参考依据。
定磁场（ 称一次场或激励场） ，如果一次电流突然中断， 较小，为较为理想的试验区域。本次试验工作设计了
则一次磁场随之消失，使处于该激励场中的良导电地 物理点 15 个，实际采集物理点 18 个。
质体内部由于磁通量 Φ 的变化而产生感应电动势 ε =
4） 测量工作
－ dΦ / dt（ 据法拉第电磁感应定律） ，感应电动势在良导
key words： Transient electromagnetic method； Goaf water； Prevention and control of water
doi： 10． 3969 / j． issn． 1008 － 0155． 2012． 12． 003
中图分类号： F273． 1； P641． 4 + 61 文献标志码： A 文章编号： 1008 － 0155（ 2012） 12 － 0003 － 02
测深技术对指定测区进行了探查，并且针对查出的含水
异常区进行了探放水，确保了矿井安全正常的生产。
1． 2 地球物理特征
本区含煤地层为石炭二叠系地层，煤层、围岩、采
空区、富水区或含水构造的电阻率差异明显，因此具有
良好的电磁法勘探地质条件。综合分析测区钻孔测井
等资料，综合地层电性统计如下表 1。
表 1 综合地层电性一览表
图 1 TEM 法工作原理示意图
瞬变电磁法又称时间域电磁法，简称 TEM，属于 电磁感应类 探 测 方 法，其 机 理 就 是 导 电 介 质 在 阶 跃 变
收稿日期： 2012 － 06 － 26 作者简介： 程琦（ 1986—） ，男，山西晋中市人，毕业于辽宁工程技术大学矿山地质专业，现在神华乌海能源公司老石旦煤矿从事煤 矿防治水工作。
2 方法选择及数据采集 2． 1 方法选择及依据 根据本 次 瞬 变 电 磁 法 探 测 目 的 是 解 决 采 空 区 积 水、断层带含水和煤系地层富水区问题，因此应首选对 含水体敏感、分辨率更高的瞬变电磁法（ TEM ） 。主要 依据如下： 瞬变电磁法观测纯二次场，对含水构造等低 阻体反应敏感，体积效应小、分辨率高； 测区地表条件 较为复杂，地 表 沙 土 覆 盖 层、人 工 堆 积 物、高 速 公 路 及 地表的起伏 都 不 利 于 直 流 电 法 的 数 据 采 集，瞬 变 电 磁 法受地表条件影响较小； 测区内地层沉积序列清晰，地 层相对稳定，正常地层组合条件下，在横向与纵向上都 有固定的变化规律，因而能够取得较好的探测效果。 2． 2 瞬变电磁法原理简介
地层 新生界（ Q）
主要岩性 细砂、砾石、页岩碎片
电阻率（ M） 50 ～ 150
上石盒子组
二叠系（ P） 下石盒子组 砂质页岩、中 ～ 粗粒砂岩及煤层 15 ～ 70
山西组
石炭系（ C）
太原组 本溪组
岩、砂质页岩、砂岩、薄层石灰 岩及煤层
45 ～ 90
奥陶系（ O） 桌子山组
灰岩
130 ～ 500
1 矿区概况及地球物理特征
1． 1 矿区概况
神华乌海能m，井田所属桌子山煤田是石炭二叠系 含煤建造，矿 区 东 邻 拉 什 仲 背 斜，西 接 岗 德 尔 背 斜，呈
狭长状分布，东、西 被 断 层 所 截，矿 区 东 西 两 侧 皆 分 布
关键词： 瞬变电磁法； 采空区积水； 防治水
Abstract： This paper mainly expounds the transient electromagnetic method （ TEM） in detecting shenhua wuhai energy Co． ，LTD SHIDAN old mined － out area of the application of the coal mine water，use to contain the water sensitive， high resolution of the transient electromagnetic method，according to the region property，geological conditions of the areas of the surveyed area detection range of coal formation water and water to the prevention and control of water work mine reasonable implementation to provide the reference．
·3·
化的电磁场激发下而产生的涡流场效应。当探测地下 以便选择最佳工作参数，在第一勘探区选定一块区域
良导电地质体时，往地面敷设的发送回线中通以一定 进行了试验工作，具体位置为 11 ～ 12 线的 9 ～ 17 号测
的脉冲电流，在回线中间及周围一定区域内便产生稳 点之间区域，该区域地表相对较为平坦，人文电磁干扰
下古生界奥陶系及寒武系地层，缺失志留系，含煤地层
为石炭二叠系地层，基底为奥陶系，区内 无 岩 浆 岩 活 动。矿井现采 12#、16#层煤，上覆有 9#煤层采空区，井
田东部靠近煤层露头处还分布着大面积小窑采空区，
随着时间的增长，采空区内积水的可能性较大，因此现
采煤层面临着严重的水害威胁。为探查上述采空区积 水情况和煤系地层的含水情况，本矿采用地面瞬变电磁