矿井瞬变电磁法参数优化试验及超前探测应用

牟义^1,2,3，李江华^1,2,3，徐慧^1,2,3，马志超^1,2,3，崔金亮^1,2,3，张永超^1,2,3

1. 煤炭科学技术研究院有限公司安全分院2. 煤炭科学研究总院煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室3. 北京市煤矿安全工程技术研究中心

摘 要：为了精准超前探测采空区及积水区,确保煤矿的安全掘进,通过对已知积水采空区进行矿井瞬变电磁法探测对比试验,分析不同参数对积水采空区电场响应特征的影响,优化了一套适合积水采空区探测的发射频率、叠加次数以及采集密度等采集参数,并将该优化参数应用到井下超前探测实践中,成功发现前方采空区及积水区。结果表明:矿井瞬变电磁法采用6.25 Hz的发射频率、32次叠加以及中密度采集方式,对采空区及积水区超前探测较好;将该采集优化参数应用到晋城矿区井下超前探测,以王台铺矿超前探测应用为例,发现掘进工作面前方存在明显的1处高阻异常体和2处低阻异常体,且分界面明显,其与查明的小煤窑巷道分布区基本重合,后经过打钻验证,正前方50 m之外的高阻异常区见空,通过钻孔透视发现,为小煤窑采空区且无积水,后退30 m,向右侧帮1处低阻异常区打钻,打到深度35 m遇空出水,水量较大,为采空区积水,取得较好探测效果;根据在鄂尔多斯地方煤矿、临汾地方煤矿、晋煤集团、朔州地方煤矿等井下探测总结的经验,一般视电阻率位于30Ω·m以下推断为含水异常,30Ω·m以上推断为不含水正常岩层,更高则推断为高阻异常。

关键词：超前探测;采空区;瞬变电磁法;发射频率;叠加次数;采样密度;矿井;