1、探测背景
龙煤矿业集团鹤岗分公司益新煤矿三水平北二石门22层右三段机道上部存在21-1、21-2号层旧区，并已经进行打钻放水，但局部钻孔仍然存在轻微出水现象，为了为下一步三水平北二石门22层右三段工作面防治水工作取得更多参考资料，确保安全高效生产，采用瞬变电磁法对三水平北二石门22层右三段机道上部存在的21-1、21-2号层旧区的富水性进行探测，并放水效果作出评价。
　2、水文地质及现场概况
2.1 水文地质概况
三水平北二石门22号层右三段回风道标高-124.5米。上方煤层21-1、21-2在2010年已采完，正上方有东源煤矿开采13号层最低标高+50米、振富煤矿开采11-3层最低标高+20米、岭东煤矿开采7号层最低标高+37米、弘泰煤矿开采11-1层，最低标高-13米,合发煤矿开采21-2层最低标高为-90。要求采区开采时加强警戒工作。旧区最低点标高为-167.3m，估算积水量为3500m³。三水平北二石门22号层开采前进行了打钻放水工作，并已完成，但局部地区钻孔仍存在轻微出水现象。
　2.2 探测现场概况
益新煤矿三水平北二石门22层右三段机道U型钢支护，且在探测过程中已经对现场生产供电进行断电，底板多处存在铁器干扰、底板积水、顶板淋水等情况，并在某些位置采用单体支护，无法施工，对本次探测数据采集影响较大。
3、技术及设备
本次探测使用的仪器为福州华虹智能科技开发有限公司研制的、YCS40(A)和YCS256矿用本安型瞬变电磁仪。矿井瞬变电磁法是一类非接触式探测技术，属于时间域电磁法，它利用不接地回线向采掘空间周围的煤岩体中发射一次场，通过在发射间歇测量煤岩体中电性不均匀体感应产生的二次场随时间的变化，来达到查明各种地质目标体的目的。
由于根据采掘空间断面的大小选择发射和接收回线边长后，仍可通过加大发射功率和接收回线匝数的方法增强二次场信号的强度，从而增大瞬变电磁法的顺层或垂直勘探深度，因此该方法在克服井下施工空间的局限性方面具有明显的优势。
矿井瞬变电磁法采用多种工作装置在井下巷道内可用于探明采区主要控水构造及岩溶、裂隙发育带、陷落柱的位置，并对其富水性进行评价;探明采煤工作面顶、底板岩层或掘进巷道前方隐伏导水通道和含水体的位置;探明老窑采空区，圈定采空区积水范围;防治水工程质量评价等等，为煤矿生产过程中防治水工作提供了强有力技术保障。
　　4、施工方案
为确保探测成果准确性，本次采用YCS256型矿用本安型瞬变电磁仪与YCS40(A)型矿用瞬变电磁仪进行重复对比探测，在三水平北二石门22层右三段机道开门12m处开始布点，共29个点，其中14-15#间距11m、21-22#间距5m、22-23#间距3.8均因单体支护，其他测点点距2.5米，每个测点采用面外顶板60°、顶板90°、面内顶板60°三个方向，每个方向的29个点构成一条测线，线总长82.3m。详情见图4-1、图4-2、图4-3：

　　
图4-1 现场测点布置平面图 　　

图4-2 施工剖面图 　

图4-3 施工平、断面示意图

探测工作开始于2013年08月31日8时，开始对现场数据采集，于2013年08月31日11时顺利完成井下的各项实测任务。现场探测时，对既定的探测区域先行布点，线状布置施工。现将完成的全部探测工作量概述如表4-1所示。

　　表4-1 工作量表

 
5、 探测成果分析及建议
5.1 成果分析
图5-1为本次探测分析所得视电阻率拟断面图与对应的色标。图中不同的颜色表示不同的视电阻值，并呈从冷色调到暖色调升高的规律分布。因此填充了不同颜色的该断面图可以更直观的判断探测区域电阻率的分布情况。一般情况下，在同一条件下岩石的电阻率不会发生变化，但如果岩石出现裂隙或者充水，那么岩石的电阻率就会发生大的变化。
本次YCS40(A)型矿用瞬变电磁仪与YCS256型矿用本案型瞬变电磁仪于2013年8月31日采集的数据进行了对比分析，分别生成了面外顶板60°视电阻率拟断面成果对比图、面外顶板90°视电阻率拟断面成果对比图、面内顶板60°视电阻率拟断面成果对比图，如图5-1、图5-2、图5-3所示，并针对三组对比成果图进行综合分析。

图5-1 YCS40(A)与YCS256面外顶板60°视电阻率拟断面成果图

图5-2 YCS40(A)与YCS256面外顶板90°视电阻率拟断面成果图

图5-3 YCS40(A)与YCS256面内顶板60°视电阻率拟断面成果图

分析：本次分析采用统一色标值进行划分，根据长期以来概况应用瞬变电磁探测采空区经验值与现场地质情况，将视电阻率值在4Ω•m以下划为富水区域，视电阻率值大于4Ω•m为富水可能性较小的区域。本次探测共划分5个异常区进行解释，并因三个方向探测显示异常位置大体相同，故仅以测线2-顶板90°数据进行分析。具体见表7-1：

附表7-1 探测异常区特征分析

 

综述：根据2013年8月31日瞬变电磁探测结果显示，龙煤鹤岗益新煤矿三水平北二石门22层右三段机道上部采空区打钻放水效果整体上相对较好，但部分区域仍存在相对较弱的低阻异常，但不连续，可能为空巷低洼积水等造成。本次主要划分出3个富水异常集中位置，分别为YC1#、YC2#、YC3#，其中YC3#相对富水性强一点。具体异常位置见图7-4与图7-5。

图5-4 富水异常平面位置图

图5-5 富水异常剖面位置图

　　6.2 建议
1)建议矿方严格遵循《煤矿安全规程》与《煤矿防治水规定》，并遵循钻探与物探相结合的原则，针对本次探测出的3个异常区域进行打钻放水，以确保煤矿安全生产;
2)由于井下巷道中不免存在工字钢、单体液压支柱、铁轨、皮带架子等低阻污染，加上人为操作方面的失误等，会影响到瞬变电磁准确性，使得瞬变电磁的多解性增强，所以需要矿方及时进行追踪验证，并将收集的资料反馈给我方，以便进行二次解析;
7、结语
1) 本次探测说明YCS256型矿用本安型瞬变电磁仪与YCS40(A)型矿用瞬变电磁仪异常区位置较为一致，均能够对煤矿采空区富水性及放水效果进行评价，指导生产。TEM探测视电阻率拟断面图及相对视电阻率响应曲线是判断探测区域赋水异常最重要的依据，剖面中有强异常的位置，是最可能含水的地方，为地质解释提供了重要依据。
2) 矿井瞬变电磁法装置形式灵活多样，为探测工作面顶板的赋水性情况，可选择线框法线垂直顶板及与煤层呈60°夹角斜向上等几个方向进行探测，以对顶板赋水性做全面的了解，同时取得较好的探查效果。
3) YCS256的盲区明显小于YCS40(A)的。本次探测结果显示，在同样的现场环境下YCS256盲区在11米左右，而YCS40(A)盲区在18米左右;
4) YCS256探测距离大于YCS40(A)。本次实验中YCS256探测距离在120米，YCS40(A)探测距离在80米左右;
5) YCS256压制工频干扰能力强于YCS40(A)。采样现场YCS256受现场环境影响小，跳点少，数据稳定，处理时效果明显，特别在5个异常区范围方面YCS256明显小于YCS40(A)，减小了放大性，更加精确;
6) YCS256可以在探测现场进行出图分析，而YCS40(A)无法实现此项功能;
7) YCS256采集数据速度明显快于YCS40(A)。本次实验中同样在叠加次数32的情况下，YCS256采集一个数据仅需7秒钟左右，YCS40(A)要在32秒钟左右，可见YCS256使用起来更加省时省力;
8) YCS256仪器操作简单。YCS256仪器提供操作提醒的功能，可以让初学者很快学会;
9) YCS256内存比YCS40(A)大。YCS40(A)每次探测前要清空数据，而YCS256不用，可以存储多个数据，防止数据丢失与再次利用。