1、 前言
　　水害是煤矿安全生产的五大灾害之一，老空水为煤矿重要水害中的一种，具有突发性强的特点，煤矿在开采过程中触及老空积水边缘时，老窑水往往以突然溃入的方式涌入井下，造成突发性的水害事故，造成人员伤亡。煤矿生产过程中当生产区范围内存在老空积水威胁时需探明小窑和采空积水的范围，并对其进行疏放，排除威胁。随着物探技术的发展及应用方法的逐渐成熟，经常采用物探与钻探相结合的方法，物探技术探测提供耙区，钻探技术跟进验证，能够更经济、更高效、更安全地解决老空积水问题。目前井下常用探测水害的物探技术有直流电法和瞬变电磁法，两种方法各有其优势和局限性，直流电法具有抗干扰能力强，对低阻体反应灵敏等优点，但其为接触式探测，观测系统布置受限制，施工效率稍低;瞬变电磁法为非接触式探测，具有施工灵活、方向性强、效率高、体积效应小的优点，但易受井下金属物的干扰。本文结合探测目的及现场探测条件分析，采用瞬变电磁法技术进行探测技术方法，利用瞬变电磁法方向性强的特点，通过单巷道空间按照相应角度布置不同探测方向测点，在探测目标层位形成二维测网，以评价目标区域老空水发育情况。
　　2、测区概况
　　2.1 地质概况
　　平煤七矿属水文地质条件复杂矿井，井田内主要地层有：寒武系、石炭系、二叠系、第三系和第四系地层等。第三系的淡水灰岩超覆于寒武系、石炭系、二叠系地层之上，沿己组和庚组煤层露头两侧分布。井田南部寒武系地层出露地表，其它地层均为第四系粘土钙质层覆盖。七矿井田地势西高东低，湛河自西向东流经井田南部。
　　该矿开采时间较长，现有资源已经非常有限，目前可采资源仅剩己组和庚组部分区域。井田周围原有整合关停小煤矿较多，这些整合关停的小煤矿的相关图纸资料很不准确和详细，因此该矿在生产过程中受原有小煤矿遗留采空区影响较大。
　　2.2 地质任务
　　本次瞬变电磁探测目标区域为己二泄水巷顶板上20m附近原有小煤矿的水仓，水仓和小煤矿废弃的主井连通，预计水仓内积聚水量较大，严重威胁了下部煤层的安全回采。主要地质任务为探查评价小煤矿水仓范围内的富水性及富水范围。
　　3、施工方案设计
　　本次探测主要目的为探查己二泄水巷顶板上原有小煤矿水仓的富水性及富水范围。己二泄水巷在原有小煤矿水仓底板下20m左右层位，水仓在己二泄水巷两帮各30m左右的位置，详细见图3-1。
　　3.1 物探方法及原理
　　根据本次探测地质任务要求，选用瞬变电磁法探测技术，使用仪器为福州华虹智能科技开发公司研发生产的YCS40(A)矿用瞬变电磁仪。 　　瞬变电磁法(Transient Electromagnetic Methods)，又称时间域电磁法(Time Domain Electromagnetic Methods)，简称TEM或TDEM，它是利用不接地回线或接地线源(电极)向地下发送一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场的间歇期间，利用线圈或接地线源(电极)观测二次涡流场的方法。该方法是近年来国内外发展得较快、地质效果较好的一种电法勘探分支方法。它是通以一定波形电流的发射线圈，从而在其周围空间产生一次磁场，并在地下导电岩矿体中产生感应电流，断电后，感应电流由于热损耗而随时间衰减，衰减过程一般分为早、中和晚期。早期的电磁场相当于频率域中的高频成分，衰减快，趋肤深度小; 而晚期成分则相当于频率域中的低频成分，衰减慢，趋肤深度大。通过测量断电后不同时间的二次场随时间变化规律，可得到不同深度的地电特征。
　　3.2 方案设计
　　根据探测目标原有小煤矿水仓与探测位置己二泄水巷的空间关系并结合现场情况分析，拟定施工方案如下： 　　在己二泄水巷布置瞬变电磁物理测点时，由于7号测量点前10m之前为U形钢支护，所以测线平面1#测点从7号测量点前10m开始布置至8号测量点位置结束，测点间距为5m，平面共布置13个物理测点，如图3-3所示。
　　为了完成地质任务，探查测区小煤矿水仓富水范围，本次探测每个平面物理测点设计8个探测方向，分别为方向1，顶板右上30度;方向2，顶板右上45度;方向3，顶板右上60度;方向4，顶板右上75度;方向5，垂直顶板方向;方向6，顶板左上75度;方向7，顶板左上60度;方向8，顶板左上45度方向。如图3-4所示。 　　根据本次探测瞬变电磁法平面测点布置图及单个测点不同探测方向切面图可呈现本次单巷多方向联合反演观测系统在探测目标层位己二泄水巷顶板上20m左右测网范围，如图3-5所示，图中测网为目标层位勘探范围，圆点为联合分析时数据点分布。 　　4、数据分析及结果解释
　　本次探测经过MTEM软件对各个探测方向数据进行分析可呈现各个探测方向相应的视电阻率等值线剖面。如图4-1为为己二泄水巷顶板右上30度、右上45度、右上60度、右上75度、垂直顶板方向、左上75度、左上60度、左上45度各个方向瞬变电磁探测视电阻率等值线剖面，视电阻率等值线剖面冷色调色标对应相对低阻，暖色调色标对应相对高阻，由于瞬变电磁法具有低阻屏蔽效应，因此相对低阻区域相对放大，延伸较广。 　　按照本次探测任务要求，本次探测将各个探测方向所采集数据联合分析。经过视电阻率计算、测点测深计算及角度换算后，将各测点在己二泄水巷顶板上方20m左右层位的视电阻率提取出来，根据探测方案设计测网数据分布点要求，组成己二泄水巷顶板上方20m左右层位的视电阻率网格，之后通过Sufer软件网格成己二泄水巷顶板上方20m层位的视电阻率等值线切面图。图4-2为己二泄水巷顶板上方20m左右层位的视电阻率切片图，图中横坐标为测线布置方向，纵坐标以巷道中心线在顶板上方20m层位的投影为轴，右边为正，左边为负。根据视电阻率的差异共圈出了2个相对低阻区，分别命名为YC1和YC2，如图4-2所示。 　　图4-3为本次己二泄水巷单巷多方向联合反演顶板上20m左右层位小煤矿水仓富水性及富水范围最终成果图，推测其中YC1和YC2区域为水仓相对富水区及范围。
　　5、总结及建议
　　(1)瞬变电磁探测是基于地下煤岩介质存在电性差异来解决地质问题的一种物探方法。由于不同区域地质条件不同，地下煤岩层的电阻率也表现不同特征。矿方在生产中采用物探与钻探结合的方法，对低阻异常区钻探验证，之后根据钻探验证结果再分析，有效指导煤矿生产。
　　(2)相对低阻异常区的划分的主要依据是视电阻率值的高低，但引起电阻率变化的因素是多样的，因此划分的异常区仅是电阻率变化反映的区域。由于探测过程8#点位置存在电机等大型铁器干扰，虽经过干扰校正处理但不能保证干扰完全消除，所以YC2相对低阻区也可能是受铁器等低阻体干扰所致。
　　6、验证结果
　　本次瞬变电磁探测后，矿方围绕探测异常区分布情况设计相应钻孔进行钻探验证，其中Ⅰ-Ⅳ#钻孔斜穿过探测成果图中YC1相对低阻异常区范围，出水量约40m3/h，后减小为20 m3/h。Ⅱ-Ⅱ#钻孔终空位置落在探测成果图中相对高阻区域未出水。
　　作者简介：石海波，男，南通大学地理信息系统专业，福州华虹公司驻中原办事处物探技术工程师，主要从事矿井物探应用工作。