1 概况
    新化煤炭局采用福州华虹YCS256、湖南飞翼YCS160、重庆煤科院YCS1024三款仪器在稠木煤矿进行对比试验，主要任务就是对2水平2#、3#点底板富水性、1#点下方水仓富水性进行探测分析，也是对三家公司的三款仪器适用性进行校验。于 2015年1月11日上午对2水平1#点水仓位置探测，2水平2#、3#点底板富水性探测，探测地点示意图如图1。

图1-1 探测地点剖面示意图

2 YCS256矿用本安型瞬变电磁仪介绍
    YCS256矿用本安型瞬变电磁仪是由福州华虹智能科技股份有限公司在2008年推出国内第一款矿用本安型瞬变电磁仪YCS40(A) 基础上，研发出的第二代产品——矿用本安型瞬变电磁仪，见图2的YCS256矿用本安型探水仪系统组成图。

图2-1 YCS256矿用本安型瞬变电磁仪系统组成图

    瞬变电磁法原理及YCS256矿用本安型瞬变电磁仪相对于其他设备的改进优点：
    （1）原理简介
    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。根据观测的不同测道感应电动势转化为视电阻率，后进行反演解释，将视电阻率随时间的变化转化为电阻率随深度变化，从而计算出地下地层物理性质的视电阻率ρ_s，来达到了解地下电阻率的目的。
    （2）YCS256仪器优点
    a、 仪器的发射电压和发射电流的提高，使仪器信噪比得到提升，保证信号的真实性；
    b、叠加次数和测道数的扩展，对浅层分辨率更好，采集信号更稳定；
    c、操作简单，同时可根据现场条件和探测目的选择不同的频率、测道数，同时能有效抑制工频干扰，单个测点数据采集用时短，信号质量相对更稳定，在各个区域应用效果良好。
    d、系统工作时间长，自有知识产权的专利线圈，可以根据现场条件及探测需要在同一线圈上设置不同线圈匝数，实现不同磁距测深；
    f、仪器最显著的特点在于具备了现场解析能力，同时对应的解析软件具备三维联合反演技术可查看不同深度的视电阻率分布切片图和异常体在三维立体空间的分布状态；
    e、系统嵌入专有的数字滤波算法和背景谱分析及选频等技术，实现现场工频干扰抑制，大幅度提高数据采集的质量和有效时长，在同场条件能有效提高地质测深能力；
    h、支持远程固件升级，保证仪器功能的可持续扩展。
    YCS256矿用本安型瞬变电磁仪主要应用范畴为：
    a、探查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；
    b、探查采煤工作面顶、底板岩层或掘进巷道前方隐伏导水通道和含水体的位置；
    c、探查老窑采空区，圈定采空区积水范围；
    d、防治水工程质量评价等等。
    YCS256矿用本安型瞬变电磁仪通过不断创新及实用性的改进，在其应用范畴内，可为煤矿生产过程中地质预测预报、防治水等工作，提供了强有力技术保障。
3 现场探测条件与施工布置
    本次进行的井下探测项目总体依据以下思路进行工作：前期资料收集-----明确探测任务-----方案设计------施工------数据处理-----成果图初步分析-----提供技术应用报告。
    现场探测条件：本次探测在2水平进行，现场探测时，巷道右帮靠顶板位置有电缆，右帮腰线位置有风管、水管，右帮底板有水沟，底板靠巷道左帮位置有铁轨，见2水平巷道断面图如图3-1，探测条件如下表3-1所示：

表3-1 2水平三探测地点探测干扰因素

图3-1 2水平巷道断面图探测方示意图

    本次探测于2015年1月12日进行，根据探测任务和现场实际情况，本次数据采集在新化煤炭局稠木矿2水平进行，1#点共布置7个测点，相邻测点间距为3m，测线长18m，每个测点分两个方向探测，同方向重复采集2组数据；探测方向是垂直底板、垂直水仓方向；2#、3#点各布置8个测点，相邻测点间距为3m，测线长21m，每个测点同方向采集1组数据；探测方向左帮底板75°；根据探测任务和现场施工条件，1#、2#、3#点现场施工示意图如3-2、3-3。

图3-2 探测方向示意图

图3-3 测线布置方向示意图

4 数据处理及分析结果
4.1 数据质量分析
（1）现场探测条件
    巷道为锚喷支护，底板为砂岩，巷道宽3m，高3m；巷道底板中间有轨道，右帮有水管、风管、电缆、水沟，无通电；探测时接收发射线圈在有铁轨、风管，水管等时离开20cm左右。
（2）噪声干扰分析
    本次探测应用YCS256本安型瞬变电磁仪背景噪声调查功能，调查结果为：接线圈噪声峰值为正0uv、负59uv，现场测试时无动力电，推测噪声干扰应该为附近其他巷照明电所致，现场测试时整体电磁噪声干扰较小，初步评判数据质量好。
（3）数据重复性分析
    通过分析图4-1中每测点所采集的2组数据衰减趋势一致性好，数据重复性好，仪器稳定性好，数据采集质量相对良好；综合噪声分析和信号重复性分析，并结合现场探测条件记录情况，本次采集的数据信号质量为良好。

图4-1 1#点测线测道电压曲线图

4.2 数据处理及结果解析
    本次瞬变电磁探测数据处理采用YCS256矿用本安型瞬变电磁仪配套的处理软件YCS256 3.1.0.1-setup，其处理主要流程为：数据上传—格式转换—数据滤波处理—计算视电阻率—正反演计算—结果成图。
    软件将YCS256矿用本安型瞬变电磁仪下位机bin格式文件经上位机软件转化成TEM格式数据，可得采集的原始数据多测道电压剖面，如图4-2。

图4-2 1#点测线测道电压曲线图

    数据经处理，获得本次探测的1#点视电阻率拟断面图4-3，图中不同的颜色代表不同的视电阻率值，颜色由冷色调到暖色调说明阻值从小变大的趋势；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，水仓在充水状态下相对巷壁属于低阻体。本次探测结果共圈定1个相对低阻异常区，详细见图4-3。分析YCS256矿用本安型瞬变电磁仪本次探测的相对低阻区为水仓为位置，在65-80m范围。

图4-3 1#点视电阻率拟断面图

    2#、3#点探测位置的数据经过上面的相同的数据处理步骤，获得本次探测的2#、3#点视电阻率拟断面图4-4，图中不同的颜色代表不同的视电阻率值，颜色由冷色调到暖色调说明阻值从小变大的趋势；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。本次探测结果2#、3#点各圈定1个相对低阻异常区，详细见图4-4。2#点探测结果可知，探测区段在60-80m范围存在低阻异常；3#点探测结果可知，探测区段在70-100m存在低阻异常；由于2#、3#相邻很近，地质资料不全，分析本次YCS256矿用本安型瞬变电磁仪在2#、3#探测的相对低阻区为含水层或岩性变化，富水性弱，位置在70-80m范围。

图4-4 2#、3#点视电阻率拟断面图

5 效果验证
    由于本次是三家对比试验，2015年1月12日上午探测，2015年1月13日下午在煤炭局会议厅，经煤炭局领导、稠木矿方领导根据已知地质资料进行评估，福州华虹、湖南飞翼、重庆煤科院三家都在现场，用已知资料对探测结果进行验证，福州华虹YCS256探测结果最吻合，水仓在73m位置；得到新化煤炭局、稠木矿及现场参与人员认同。
    通过对本次YCS256矿用本安型瞬变电磁仪的应用过程、应用效果综合分析可得如下评价：
    （1）YCS256矿用本安型瞬变电磁仪的“背景调查”功能模块，可更精确地评测现场噪声环境，对所采集原始数据信号的质量的评判起到很好的指导作用，进而可初步评估探测效果的好坏；
    （2）通过数据的重复性分析，体现了YCS256矿用本安型瞬变电磁仪的信噪比高的特点。

作者简介：
    骆彬，男，安徽理工大学地球与环境学院，地质工程专业，技术支持中心产品经理。