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| YCS512矿用本安型探水仪在探测构造导水中的应用 |
1 地质概况及任务
1.1 地质情况
黑河市一五一煤矿有限责任公司(前身黑龙江省一五一煤矿)原隶属于黑龙江省地方煤矿集团总公司，设计两对斜井开采(一井、二井)，一井设计生产能力45万吨/年，开拓方式为片盘斜井，主要可采煤层为Ⅱ号煤层，目前开采煤层厚度5.0m左右，煤籂倾角15°左右，煤炭资源储量800万吨，属于低瓦斯矿井。二井设计生产能力15万吨/年，开拓方式为片盘斜井，主要可采煤层为Ⅰ号煤层，目前开采煤层厚度1.5m左右，煤层倾角10°左右，煤炭资源储量200万吨，属于低瓦斯矿井。
井田的基底为一套古生界的变质岩及中生界上侏罗统龙江组地层组成，与煤系地层是角度不整合接触，煤系地层为上侏罗统九峰山的含煤碎屑岩。共有可采煤层两层。煤层由上而下编号为I、II号煤层，两层煤为全区可采。井田范围内构造较简单，以断层为主，均为正断层，断面较平直。整个井田为一倾斜向南单斜构造，地层总体走向为东西。
井田由于受矿区主干构造锅底山正断层的影响，致使由此派生与伴生的次级构造较发育，主干断层及其分支断层在平面上总体表现为平行分布；断层派生与伴生的次级断层，主要分布于主干断层两侧。由于受断层的影响，派生与伴生的断层发育，不仅破坏了煤层沿倾向、走向的连续性，而且使煤层厚度变簿或缺失，同时使煤层产状变陡，对工作面布置、运输、排水等产生一定影响。
1.2 水文情况
本矿井周边采空区繁多，主要有二井西部二井五采区(1998年末关闭)、东部二井二采区、二井三采区(2004年末关闭)。南部二井四采区(1998年末关闭)、嫩江县八连东一区立井(2004年末关闭)；一井一采区西部一井三采区(2004年末关闭)、东部一井五采区、东北角小立井(2005年末关闭)、南部一井七采区(1998年末关闭)等，而采空区水与大气降水、地表水体之间通过裂隙、断裂构造、采动裂隙等方式形成水源的补给，严重影响煤矿的安全生产。
1.3 探测任务
一五一煤矿一井Ⅱ号煤层右二路巷道为回采采面的回风巷道，巷道前掘方向的左侧约20-50m范围内有一大断层，一井周围有一废旧小井，井下资料不详，且建井位置在大断层附近，为查明断层含水性及导通性，确保巷道的安全、高效掘进及回采提供有效的技术依据，特进行探测。
2 瞬变电磁法原理及仪器介绍
2.1 瞬变电磁法原理
瞬变电磁法属时间域电磁感应方法。其探测原理是：在发送回线上供一个电流脉冲方波，在方波后沿下降的瞬间，产生一个向回线法线方向传播的一次磁场，在一次磁场的激励下，地质体将产生涡流，其大小取决于地质体的导电程度，在一次场消失后，该涡流不会立即消失，它将有一个过渡(衰减)过程。该过渡过程又产生一个衰减的二次磁场向掌子面传播，由接收回线接收二次磁场，该二次磁场的变化将反映地质体的电性分布情况。如按不同的延迟时间测量二次感生电动势V(t)，就得到了二次磁场随时间衰减的特性曲线。如果没有良导体存在时，将观测到快速衰减的过渡过程；当存在良导体时，由于电源切断的一瞬间，在导体内部将产生涡流以维持一次场的切断，所观测到的过渡过程衰变速度将变慢，从而发现导体的存在。
2.2 仪器设备介绍
本次探测使用仪器为福州华虹智能科技股份有限公司研制的YCS512矿用本安型探水仪，具体介绍见(中国矿井物探网www.kjwt.cn)介绍。
3 井下观测系统布置及数据采集
3.1 井下观测系统布置
本次探测区域包含铁道、风管、水管、线缆、锚网、锚杆、钢带等。本次主要是探测右二路工作面外侧断层富水性及断层导水性，所以在Ⅱ号煤层右二路测点上共布置三个探测方向，分别为煤层斜下30°方向、顺煤层方向、斜上30°方向进行探测，现场测点布置为每3m一个测点，具体的布置方式如图1所示。
2.4 数据采集
根据实际施工条件，在Ⅱ号煤层右二路共布置采集96组数据，既考察巷道斜下方向、顺层方向、斜上方向电性的变化情况，也考察了探测方位内岩层的电性变化情况。每组数据选择90个时间窗口。
3 数据处理及结果分析
3.1 数据处理
本次瞬变电磁探测数据处理采用YCS512型矿本安型探水仪配套YCS512处理系统，其处理主要流程为：数据上传—格式转换—数据滤波处理—计算晚期视电阻率—正反演计算—结果成图。
数据处理，以Ⅱ号煤层右二路1#测点前7.5m位置处为坐标原点，Ⅱ号煤层右二路巷为X半轴，自里向外定义X正方向，以探测方向为Y轴的正方向建立空间笛卡尔坐标系，该坐标系与掘进实际测点相对应。
3.2 结果分析
经过YCS512矿用本安型探水仪配套软件处理后形成的视电阻率等值线图可得：图2为II号煤层右二路巷道侧帮斜上30°方向探测的视电阻率等值线图，图3为II号煤层右二路巷道侧帮沿煤层方向探测的视电阻率等值线图，图4为II号煤层右二路巷道侧帮斜下30°方向探测的视电阻率等值线图，分析图2、3、4可得如下结果：
(1)在侧帮斜上30°方向上约60-80m左右处出现明显的低阻异常区。
(2)在侧帮沿煤层探测方向上30-50m左右处出现明显低阻异常区。
(3)在侧帮斜下30°方向上约30-40m左右处出现明显低阻异常区。
4 结论
根据II号煤层右二路巷道瞬变电磁法侧帮探测视电阻率等值线剖面，并结合该区域的水文地质资料综合分析，可得如下结论：
(1)II号煤层右二路巷道侧帮斜上30°方向探测结果图显示：探测区域内局部地方视电阻率明显偏低，结合矿区实际地质情况，推测沿探测方向在60-80m范围内存在富水性区域，分析为目标断层与其临矿采空区富水导通形成。
(2)II号煤层右二路巷道侧帮顺层探测结果显示，探测区域内局部区域视电阻率值明显偏低，结合矿区实际地质情况，推测可能在30-50m范围内存在富水性异常区域，分析为目标断层与其临矿采空区富水导通形成，且断层导水性由切眼向外方向逐渐减弱(如图5及图6所示，为本次探测的富水异常区域)。
(3)II号煤层右二路巷道侧帮斜下30°探测结果显示，探测区域内局部区域视电阻率值明显偏低，结合矿区实际地质情况，推测可能在30-40m范围内存在富水性异常区域，分析为目标断层与其临矿采空区富水导通形成。
从本次II号煤层右二路巷道侧帮瞬变电磁探测结果分析，探测方向上的目标断层导水性较强，结合现场的地质资料可以推断，该富水异常区域为目标断层和临矿相邻采空区积水导通引起。由于该富水体距离巷帮30～50m，对工作面的回采存在一定的影响，建议矿方进行钻探疏、放水。本次物探成果得到了矿方的一致认可，与矿方前期的地质预判基本吻合。
作者简介：
谭立海，男，毕业于辽源职业技术学院矿山地质专业，福州华虹驻东北办事处助理工程师。
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