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临沂矿业集团王楼煤矿属大水矿井，水患的威胁给煤矿的经济和安全生产带来了极大的阻碍。本次是针对13301工作面采空区出水水源进行瞬变电磁的探测研究，通过这次探测研究找出工作面出水点的位置，为王楼煤矿下一步13301工作面防治水工作提供参考资料。
2 区域地质概况
临沂矿业集团王楼煤矿13301工作面属于三采区首采面，位置在三采区南翼，切眼靠近3上煤层隐伏露头。13301工作面现开采的是3上煤层，主要受顶板砂岩及顶板上方侏罗系底部砂砾岩含水层，其中3上煤层顶板上方侏罗系底部砂砾岩含水层属于强含水层，同时该采面靠近3上煤层隐伏露头，上方侏罗系底部砂砾岩含水层容易导入采煤工作面，是工作面回采中较大的安全隐患。为查明王楼煤矿13301工作面在回采过程中采空区水量增加的原因，故对该工作面的地质及水文情况进行了深入的分析和研究。13301工作面在回采到切眼退后290m附近时揭露四条斜穿工作面的断层，在揭露断层时出现顶板淋水现象，但是淋水量不大;在工作面回采到切眼退后630m附近时，采空区涌水量就到达600m3/h，如果随着工作面的回采，涌水量持续增加，就会直接威胁到矿井的安全。受现场条件的限制，施工地点仅为13301胶带顺槽;综合现场条件及探查目的，选取瞬变电磁为本次物探的探查方法。
2.1 水文地质资料
矿区内揭露该层的最大残厚885.90m。主要由棕红色、浅棕红色细砂岩、粉砂岩间夹砾岩组成。上部地层为灰色厚层状泥岩，厚12.25～151.85m，平均约95.31m，能起到良好的隔水作用，一般情况下能够隔断与松散层之间的水力联系。中部有岩浆侵入，矿区内岩浆岩厚80.00～136.30m，平均98.00m。本区内所施工钻孔，岩浆岩厚83.00～127.00m，平均107.65m。按其富水性自上而下划分为岩浆岩顶部及邻近J3m砂岩段、岩浆岩底部及邻近J3m砂岩段、J3m下部砂砾岩段三个含水段。
2.2 13301工作面概况
本次施工的13301工作面北部为三采区轨道、胶带下山，西部、东部均为未开拓区,南部为3上煤层隐伏露头。工作面走向长1180m，倾斜长154m。通过两顺槽实际共揭露 7条断层，落差均相对较大。
该工作面所采煤层为山西组上部3上煤层，即3煤的上分层。下距3下煤层41.88～62.22m，平均49.52m，距太原组石灰岩(三灰)93.46～105.55m，平均100.13m。顶板主要为泥岩、粉砂岩，偶有中、细砂岩，底板为泥岩和砂质泥岩。
影响13301工作面回采的含水层主要为山西组3上煤层顶、底板砂岩裂隙含水层。3上煤顶、底板砂岩统称3砂，3上煤层顶板10m以上以中、细砂岩为主、局部为粗砂岩，厚度为3.30～47.24m，平均11.50m，3上煤底板下砂岩厚度为14.61～73.30m，平均42.45m，一般为浅灰至灰白色中、细砂岩，大部分岩石坚硬、完整。3砂为开采3上煤层的直接充水含水层。13301工作面开采过程中出现出水现象，现工作面涌水量为600m3/h左右，初步分析为因采动影响工作面顶板与上部含水层形成水力联系导致。
3 仪器设备
本次探测使用仪器为福州华虹智能科技开发有限公司研制的YCS256型瞬变电磁仪(图一)，该矿用瞬变电磁仪对低阻充水区域反映特别灵敏、体积效应小、纵横向分辨率高，且施工方便、快捷、效率高。既可以用于煤矿掘进头前方，也可以用于巷道侧帮、煤层顶底板等探测，为煤矿企业在生产过程中水患和导水构造的超前预测预报提供技术手段。
图一 本安型矿用瞬变电磁仪系统
4 施工方案设计
从现场情况获知，水源主要来自采空区顶板方向，因此现场设计的探测方向主要是朝向采空区顶板上方。数据采集区域为13301工作面胶带顺槽初始切眼和胶带顺槽交叉点开始退后的860m范围内，如下图二所示。
图二 13301工作面矿井瞬变电磁法勘探测点布置图
图三 单个测点探测方向的布置示意图
通过矿井瞬变电磁专业软件处理后，得到13301工作面胶带顺槽探测的多个方向的视电阻率拟断面图，图中不同的颜色代表不同阻值的变化，表示探测方向的一定深度上电性横向变化的情况，遵循从冷色调到暖色调表示阻值从低到高变化的一种趋势。
(1)13301工作面胶带顺槽工作面内多方向视电阻率拟断面图
如图四所示，分别为13301工作面胶带顺槽工作面内-10°(与水平方向夹角)、0°、15°、30°、45°方向的视电阻率拟断面图，结果显示共存在2处低阻异常，分别为1号、2号异常区。1号、2号异常区域由-10°方向向45°方向低阻异常范围逐步变大，在这两处低阻异常区段中，2号异常视电阻率值更低，2号异常范围在空间分布上从-10°方向的340～420m区段向45°方向的140～520m区段扩大，为本次胶带顺槽探测区段内的主要异常。推断2号异常主要是受煤层采动及地质构造影响，煤层顶板砂岩裂隙发育，并与工作面形成水力联系导致相对富水。1号异常影响范围较小，推断该异常为砂岩局部裂隙发育所致，含富水性相对较弱。
图四 5602上顺槽各方向视电阻率拟断面
为了进一步考察上述2个低阻异常在13301工作面的分布特征，我们切取了13301工作面胶带顺槽向工作面内40m、50m、60m、70m深度走向剖面图的视电阻率异常趋势来进行分析，同时通过提取测线上单个测点在工作面方向上的纵向视电阻率值剖面图，分析测线上富水性异常区在侧线上的区段范围。如图五所示，分别为13301工作面胶带顺槽向工作面内40m、50m、60m、70m深度走向剖面图，1号、2号异常显示明显。在这2处低阻异常区段中，2号异常视电阻率值更低，进一步呈现出2号异常范围在空间分布上从-10°方向的340m～420m区段向45°方向的140m～520m区段扩大，为本次胶带顺槽探测区段内的主要异常。推断2号异常主要是受煤层采动及地质构造影响，煤层顶板砂岩裂隙发育，并与工作面形成水力联系导致相对富水。1号异常影响范围较小，推断该异常为砂岩局部裂隙发育所致，含富水性相对较弱。
图五 13301工作面胶带顺槽多方向联合反演深度剖面图
图六 13301胶带顺槽瞬变电磁单测点纵向视电阻率值剖面图
图七 13301工作面胶带顺槽工作面外、顶板视电阻率拟断面图
6 结论
综上所述，我们可以得出如下结论：
1)本次矿井瞬变电磁法探测在13301工作面胶带顺槽内进行，对13301工作面顶板进行了探测，探测范围以13301工作面初始切眼位置为起点向外860m范围内，测点间距10m，探测方向(水平夹角)-10°、0°、15°、30°、45°、90°、135°七个方向进行数据采集，基本完成了设计的工作量。
2)13301工作面主要发现有2处视电阻率低阻异常区，其中范围较大的是工作面SF302断层附近的2号异常和切眼附近的1号异常，推断异常主要是因采动影响破坏煤层顶板，导致裂隙发育形成导水通道，上侏罗系底部砂砾岩含水层与13301工作面发生水力联系。1号异常从浅到深范围变化不大，2号异常从浅到深范围逐渐增大，且从不同深度的视电阻率剖面上看，工作面顶板上方60～80m高度段的异常范围要大于顶板上方0～60m高度段的异常范围，视电阻率也相对较低，说明上侏罗系底部砂砾岩含水层富水性更强，2号异常同时受采动影响及断裂构造影响异常范围较大，应作为该面防治水工作的重点。
通过本次针对王楼煤矿13301工作面采空区出水水源及位置的瞬变电磁探测，临矿集团王楼煤矿对瞬变电磁探测结果推断的出水水源及位置进行了深入的探讨和分析，总结出前期矿方对出水水源的位置判断上存在误差，出水水源的分析和探测结果一致，为下一步13301工作面防止水工作提供了很大的帮助。
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