煤矿采煤工作面物探报告

******股份有限公司**煤矿

*****采煤工作面内及底板富水性

瞬变电磁探测

探测报告

*****

2019年3月28日

工程名称******股份有限公司****煤矿

探测地点

*****运输巷右帮工作面一侧、*****回风巷左帮工作面一

侧

探测内容预报巷道*****工作面内底板及工作面内富水性

探测设备YCS512本安型探水仪

探测时间2019年3月23日

完成单位*****

报告提交单位本实验报告编制依据的标准为：

(1)《煤炭电法勘探规范》（MT/T898-2000）；

(2)《地面瞬变电磁法技术规程》（DZ/T 0187-1997）；

(3)《煤炭资源勘探工程测量规程》；

*****

编制审核

目录

1、工程地质概况及探测任务 (4)

1.1工程概况及目的 (4)

1.2地球物理勘探前提 (4)

2、矿井瞬变电磁法概述 (4)

3、技术工作方法 (5)

3.1仪器设备 (5)

3.2测线布置 (6)

4、数据解析及结果 (7)

4.1*****工作面回风巷一侧工作面内富水性探测结果分析 (7)

4.2*****运输巷右帮工作面内富水性探测结果分析 (8)

4.3*****工作面内底板富水性三维切片结果分析 (9)

5结论 (11)

5.1探测结论与分析 (11)

1、工程地质概况及探测任务

1.1工程概况及目的

根据*****煤矿编制的《*****运输巷透水事故直接原因分析及****运输巷、*****回采工作面水害防治方案》要求，应****煤矿委托，我单位于2019年3月23日组织人员对****煤矿*****回采工作面进行了富水性情况探测。

*****回采工作面范围：*****回采工作面以***石门揭煤处为起始点，向西走向长200m为终点，上部以*****回风巷为界（标高+1254m），下部以*****运输巷为界（标高1200m）。

根据*****运输巷掘进位置及回风巷掘进情况，利用*****运输巷及*****运

输巷迎头和*****回风巷对*****工作面内及底板富水性情况探测，为下一步

*****工作面回采提供指导及相关防治水措施，2019年3月23日我方在上述

*****运输巷右帮及回风巷左帮对*****工作面内部进行瞬变电磁法对穿探测，布

置测线160m，具体探测情况如下表所示。

探测任务探测地点探测方向

*****工作面内富水

性探测*****运输巷右帮停采线至切

眼处（测线长度200m）

顶板30°

顺层

底板30°

*****工作面内富水

性探测*****回风巷左帮切眼至停采

线处（测线长度200m）

顶板30°

顺层

底板30°

1.2地球物理勘探前提

从电性上分析不同地层的电性分布规律为：煤层电阻率值相对较高，砂岩次之，粘土岩类最低。由于煤系地层的沉积序列比较清晰，在原生地层状态下，其导电性特征在纵向上有固定的变化规律，而在横向上相对比较均一。当存在构造破碎带时，如果构造不含水，则其导电性较差，局部电阻率值增高; 如果构造含水，由于其导电性好，相当于存在局部低电阻率值地质体。

综上所述，当断层、裂隙和陷落柱等地质构造发育时，无论其含水与否，都将打破地层电性在纵向和横向上的变化规律。这种变化规律的存在，为以岩石导电性差异为物理基础的矿井瞬变电磁法探测提供了良好的地质条件。

2、矿井瞬变电磁法概述

矿井瞬变电磁法和地面瞬变电磁法的基本原理的一样的，理论上也完全可以使用地面电磁法的一切装置和采集参数，但受井下环境的影响，矿井瞬变电磁法与地面的TEM的数据采集与处理相比又有很大的区别。由于矿井轨道、高压环境

及小规模线框装置的影响，在井下的探测深度很受限制，一般可以有效解释100m 左右。另外地面瞬变法为半空间瞬变响应，这种瞬变响应来自于地表以下半空间层，而矿井瞬变电磁法为全空间瞬变响应，这种响应来自回线平面上下（或两侧）地层，这对确定异常体的位置带来很大的困难。实际资料解释中，必须结合具体地质和水文地质情况综合分析。具体来说矿井瞬变电磁法具有以下特点：1）受矿井巷道的影响矿井瞬变电磁法只能采用边长小于3m的多匝回线装置，这与地面瞬变电磁法相比数据采集劳动强度小，测量设备轻便，工作效率高，成本低；

2）采用小规模回线装置系统，因此为了保证数据的质量、降低体积效应的影响、提高勘探分辨率，特别是横向分辨率，在布设测点时一定要控制点距，在考虑工作强度的情况尽可能的使测点密集；

3）井下测量装置距离异常体更近，大大的提高测量信号的信噪比，经验表明，井下测量的信号强度比地面同样装置及参数设置的信号强10-100倍。井下的干扰信号相对于有用信号近似等于零，而地面测量信号在衰减到一定时间段接被干扰信号覆盖，无法识别有用的异常信号；

4）地面瞬变电磁法勘探一般只能将线框平置于地面测量，而井下瞬变电磁法可以将线圈放置于巷道底板测量，探测底板一定深度内含水性异常体垂向和横向发育规律，也可以将线圈直立于巷道内，当线框面平行巷道掘进前方，进行超前探测；当线圈平行于巷道侧面煤层，探测工作面内和顶底板一定范围内含水低阻异常体的发育规律；

另外矿井瞬变电磁法对高阻层的穿透能力强，对低阻层有较高的分辨能力。在高阻地区由于高阻屏蔽作用，如果用直流电法勘探要达到较大的探测深度，须有较大的极距，故其体积效应就大，而在高阻地区用较小的回线可达到较大的探测深度，故在同样的条件下TEM较直流电法的体积效应小得多。

3、技术工作方法

3.1 仪器设备

本次探测使用仪器为YCS512矿用本安型探水仪，其对低阻充水破碎带反映特别灵敏、体积效应小、纵横向分辨率高，且施工方便、快捷、效率高等优点，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。

在软件设计上，集成了经典的和专家的时间域瞬变电磁法勘探理论、技术与方法，其一次场波形发射和二次磁场接收技术和方法，可以进行复杂的地质构造勘探。

1）现场探测： 集成了多样式一次磁场发射，高精度、高分辨率的二次磁场接收技术与方法。

2）文件管理：文件管理工具，可创建文件和删除文件，创建和删除当前二次磁场记录文件。

3） 数据显示：一次磁场波形发射显示工具，接收二次磁场显示。

4）检测处理：一次磁场发射时相对应电流检测，对模数转换器校零，及对二次涡流场增益检测， 手动设置增益。

5） 便于操作：自动管理测点号和测线号及波形文件管理工具。

仪器现场采集参数表

3.2测线布置

本次探测工作开始于2019年3月23日，在大树煤矿领导的大力配合下， 我方顺利地完成对现场数据采集。现场探测时，探测迎头上方30°、顺层及底板30°三个方向探测。具体测点布置见图3-2所示。

图3-2 探测现场布置示意图（平面图及剖面图）

表3-1 工作量表 仪器参数设置

装置参数设置 发射频率

6.25Hz 发射边长 1m 采样频率

1.25MHz 发射匝数 20匝 叠加次数

64次 接收边长 1m 测 道 数 80 接收匝数 40匝 日

期

2019.3.23 备 注 完成主要

工作量 测线

迎头布置两条测线 探测时现场存在一定干扰，但属于同一背景干

扰，可进行有效

校正 测点 测线共400m 长，每6m 布置一个测点，每个测点采集顶板30°顺层及底板30°三个方向数据 数据量

67个测点，201组数据 数据总量 67个测点，201组数据

4、数据解析及结果

4.1 *****工作面回风巷一侧工作面内富水性探测结果分析

如图4-1所示*****工作面回风巷左帮切眼至停采线处*****工作面内富水性

探测结果，探测工作面内顶板、顺层及底板三个方向100m范围内视电阻率的拟断面图，揭示了工作面内顶板及顺层岩层电性的大致变化情况。图中不同的视电阻率由不同的颜色标注（色标），不同的颜色代表不同的视电阻率，且色标呈冷色调到暖色调代表阻值不断升高的规律。因此图中不同的色彩组合实为迎头周边

岩层不同层位的视电阻率等值线的分布。

*****工作面*****回风巷一侧探测数据处理结果如下：

图4-1 *****工作面回风巷左帮切眼至停采线处工作面内探测结果图结果分析：本次*****回风巷左帮*****工作面探测结果，探测测线长200m，探测深度控制在100m贯穿整个工作面，从探测结果图上可以看出，探测区域内出现两处异常，分别是切眼处顶板方向深度50m出现的高阻异常，推测为地质构造赋存，富水性较差；同时在测线尾部距离底板下方36m左右出现了一定低阻异常，推测具有一定的富水性；*****回风巷一侧工作面内富水性较差；

4.2 *****运输巷右帮工作面内富水性探测结果分析

图4-2 *****运输巷右帮切眼至停采线处工作面内探测结果图结果分析：本次*****运输巷右帮*****工作面内探测结果，探测测线长200m，探测深度控制在100m贯穿整个工作面，从探测结果图上可以看出，探测区域内底板方向出现了较为明显的低阻异常，分别是距离底板下方39m处，结合地质资料分析，推测为岩层含水；在测线中部出现了一定的低阻异常区域，其积富水性一般；*****回风巷同时在测线尾部底板32m左右出现了一定低阻异常，推测具有一定的富水性；根据物探结果推测*****运输巷工作面一侧岩层富水性一般；

4.3 *****工作面内底板富水性三维切片结果分析

为了更清晰的探测工作面底板岩层富水性情况，对*****工作面底板进三维切片数据提取、处理、分析，以确保探测的准确性。

图4-3 *****工作面底板10m切片图

图4-4 *****工作面底板20m切片图

图4-5 *****工作面底板30m切片图

图4-6 *****工作面底板40m切片图

图4-7 *****工作面底板50m切片图

图4-8 *****工作面底板60m切片图

结果分析:三维建模以运输巷切眼坐标为零点，向运输巷开口方向为正X方向，向回风巷为正Y方向，底板方向为Z方向，通过*****工作面底板10到60m 范围的切片（每10m进行提取一次数据），可以明显的看出，在靠近运输巷一侧底板30m以后，视电阻率值逐渐降低，底板49m处出现了较为明显的低阻异常，

具有一定的积富水性，建议矿方在处理底板问题时需加强观测，以确保安全生产。

5结论

5.1 探测结论与分析

综合上述对物探结果的解析，可得出以下结论：

1、*****回风巷左帮*****工作面探测结果，探测测线长150m，探测深度控制在100m贯穿整个工作面，探测区域内出现两处异常，分别是切眼处顶板方向深度50m出现的高阻异常，推测为地质构造赋存，富水性较差；同时在测线尾部距离底板下方36m左右出现了一定低阻异常，推测具有一定的富水性；*****回风巷一侧工作面内富水性较差；

2、*****运输巷右帮*****工作面内探测结果，探测测线长150m，探测深度控制在100m贯穿整个工作面，探测区域内底板方向出现了较为明显的低阻异常，分别是距离底板下方39m处，结合地质资料分析，推测为岩层含水；在测线中部出现了一定的低阻异常区域，其积富水性一般；*****回风巷同时在测线尾部底板32m左右出现了一定低阻异常，推测具有一定的富水性；根据物探结果推测*****运输巷工作面一侧岩层富水性一般；

3、通过*****工作面底板三维建模结果，从10到60m范围的切片（每10m 进行提取一次数据）结果，在靠近运输巷一侧底板30m以后，视电阻率值逐渐降低，底板49m处出现了较为明显的低阻异常，具有一定的积富水性，建议矿方在处理底板问题时需加强观测，以确保安全生产。

4、综上两条巷道工作面内探测所述，*****工作面内富水性较差，但是在运输巷中断出现一定的阻值异常；而在*****工作面底板36m深度后出现了较为明显积富水性，尤其是靠近回风巷一侧较为明显；建议矿山在回采过程中，注意底板的监测。根据物探结果可以看出*****本工作面内富水性较差。

5、同时后期做好对物探结果的跟踪对比，以确定有效的深度系数及电阻率系数，为今后物探探测工作积累经验，保证探测精度；

6、由于不同矿的地质构造不一样，环境不一，所以低阻异常区域的视电阻率值需要多做探测和长期跟踪验证，才能最终确定适合本矿的水体视电阻率值，同时不断校正仪器参数，提高精确度。