摘 要：朱集矿-906m东翼轨道大巷在掘进时将受到地震异常区威胁，在掘进过程中采用瞬变电磁法和直流电法连续跟踪探测，查明了地震异常区影响范围巷道前方的相对富水性，有效指导了该影响范围巷道的安全掘进。
关键词：瞬变电磁；直流电法；地震异常区；钻探
    近年来，我国矿井透水事故时有发生，一些矿井甚至导致淹井事故，造成人员伤亡。如何有效地进行矿井防治水工作，是确保煤矿安全生产的重要课题之一。对于矿井水防治，前人已做了大量研究与实践工作，取得了很多宝贵的理论与经验。“物探与钻探相结合”，“物探先行，钻探验证”是目前普遍采用的方法。而对矿井水体的探测，直流电法和瞬变电磁法是相对有效的工作方法^[1-5]，是常用的物探技术。本文采用瞬变电磁法和直流电法探测煤矿地震异常区影响范围的相对富水性，有效地指导了地震异常区影响范围巷道的安全掘进。
1 地质概况
    淮南矿业集团谢桥煤矿、潘三煤矿工作面近几年均发现了陷落柱的存在，由于陷落柱可能与灰岩岩溶水有直接联系，因此严重威胁煤矿的安全生产。朱集矿位于淮南矿业集团潘谢矿区，根据地面三维地震资料分析存在几处地震异常区，特别是-906m东翼轨道大巷南侧的地震异常区(图1)，第1次解释时范围大，解释为疑似陷落柱；第2次精细解释时，地震异常区范围缩小为孤立的2个块段。由于该地震异常区可能为疑似陷落柱或裂隙富水区，-906m东翼轨道大巷在掘进时将受到异常区威胁。为确保巷道安全掘进，在掘进时需采用超前探测，查明掘进巷道前方是否存在富水区，及时采取对应措施。 2 探测方案
    由于煤系地层相对富水区与正常岩层相比，通常表现为显著的相对低阻区，因此，相对富水区有较为显著的电性差异，适合于直流电法和瞬变电磁法探测。直流电法超前探测已研究并应用多年，其主要原理为单点电源镜像对称原理，基本的布置方法为在巷道迎头后方已掘巷道中布置电法测线，根据电位或视电阻率异常变化镜像反映巷道迎头前方的地质异常范围^[2-3]。瞬变电磁法主要原理为通过向发射线圈供电，产生一次场电磁激励，相对富水的低阻区将产生感应电涡流，一次场消失后，感应场有一个衰减过程，能够被瞬变电磁仪的接收线圈接收，从而发现相对低阻区的位置^[1，5]。
    物探法探测费用低、速度快，探测结果反映的是整体效果，但是，由于物探法为地球物理场的变化特征，其结果受多种因素影响，因此，其探测结果具有多解性，对于物探结果必须辅以少量的钻孔验证。钻探结果相对直接可靠，但其施工速度慢、费用高，且为一孔之见，不具有典型的代表性。因此，在探测方案选择上，先采用物探对巷道前方及地震一侧侧帮方向探测是否存在物探异常区，再对物探异常区进行钻探验证，确保巷道掘进施工安全。在物探的具体实施方案上，由于-906m东翼轨道大巷受地震异常区影响范围为280m，因此，共设计4次探测。对巷道前方超前探测采用直流电法和瞬变电磁法综合探测，每次探测巷道前方100m范围，掘进70m进行下一轮探测，留有30m的安全缓冲距离；每次探测时从巷道迎头向异常区侧帮方向进行瞬变电磁法探测，探查侧帮方向的相对低阻区范围。
3 探测结果
    根据物探探测方案及巷道掘进进度，于2009年8月13日、9月3日、10月5日、11月4日，完成了4次物探探测。典型的探测结果为10月5日探测结果(图2、图3)，直流电法超前探测结果表明巷道迎头前方5～26m为相对低阻区(图2)，瞬变电磁探测区巷道前方20～26m为相对低阻区(图3)。
    综合分析结果：巷道迎头前方5～26m范围视电阻率值相对较低，可能为相对富水区；巷道迎头前方26～100m范围为正常视电阻率值区，富水性较差。对地震异常区的侧帮探测结果表明，仅在地震异常区边界附近有局部范围的相对低阻区，距掘进巷道位置在30m以外，可能为局部相对富水区。
    根据物探结果，及时采取了钻探验证，确认了物探异常区对掘进无威胁后再生产。钻探及巷道掘进实际揭露情况表明，该地震异常区影响范围局部范围有小量滴、淋水现象，总体富水性差，该范围已安全掘进。
4 结论
    (1)采用直流电法和瞬变电磁法连续探测，查明了地震异常区影响范围段掘进巷道前方的相对富水性；
    (2)物探与钻探相结合，有效指导了地震异常区影响范围巷道的安全掘进。
参考文献：
    [1]刘志新,于景村,郭栋.矿井瞬变电磁法在水文钻孔探测中的应用[J].物探与化探,2006.
    [2]程久龙,王玉和,于师建,等.巷道掘进中电阻率法超前探测原理与应用[J].煤田地质与勘探,2000.
    [3]吴荣新，刘盛东，周官群.高分辨地电阻率法探测煤矿地质异常体[J].煤炭科学技术，2007.
    [4]吴荣新,刘盛东,张平松.双巷并行电法探测煤层工作面底板富水区[J].煤炭学报,2010.
    [5]张平松,刘盛东,李培根,等.矿井瞬变电磁探测技术系统与应用[J].地球物理学进展,2011.