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摘 要：YCS40（A）型矿井瞬变电磁仪在新岭煤矿4年的井下应用实践中，凭借其对良导体敏感、可多方位探测、操作简单方便等特点，有针对性地解决井下巷道及工作面开采空间水害探查的相关技术问题，在矿井水害探测与防治中取得良好的应用效果。
关键词：矿井瞬变电磁仪 水害防治 探测技术
一、概述
新岭煤矿属于旧区复采矿井，原始煤层已破坏，旧巷纵横交错，由于矿井为露天与井工联合开采，隔水层已遭到破坏，导致井田范围内隔水系数降低，大气降水容易直接导入井下渗入旧巷内，造成不明积水区，因此，矿井水文地质条件较为复杂。
YCS40（A）型矿井瞬变电磁探测仪能够超前确定巷道掘进前方及工作面顶底板岩层中的水害源的位置和水量状况，减少煤层底板突水或老空区出水淹井事故发生，杜绝巷道掘进以及工作面顶底板水害事故发生。在矿井地质灾害源探测过程中发挥着重要的作用。
二、矿井瞬变电磁仪主要特点
1、探测原理
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回传播，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，就得到了二次磁场随时间衰减的特性曲线。当没有良导体存在时，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，所观测到的過渡过程衰变速度将变慢，从而可以发现导体的存在。赋存于井下各种地质单元的水体均具有一定的矿化度，在电性表现出低阻良导体特征，井下一切存在明显电性差异的异常体均可利用该方法进行探查。
2、处理系统
矿井瞬变电磁处理系统V1.0（Mine Transient Electromagnetic Methods System V1.0，以下简称：MTEM）可处理、管理矿井和地面所矿井瞬变电磁处理系统采集的瞬变电磁数据：可对数据进行平滑、重组、晚期视电阻率计算等操作；能对地质体的含水性和构造进行较为准确的预测预报。
三、矿井应用实例
1、探测位置实际情况
新岭煤矿+96机道石门巷道从F1断层下盘穿过F1断层，沿10#勘探线后石门施工。先后穿过F1断层、22层煤、27-29层煤、30层煤。施工区域F1下盘岩性主要为花岗片麻岩，含黑色矿物较少，肉红色的长石和白色的石英风化后呈粗大颗粒状，围岩坚硬稳定，局部受断层构造影响伴有裂隙。过断层后岩性变为砂岩。探测位置（见图2）为+96机道石门M7点前14米处。
2、工作参数
仪器各技术参数，发送频率8.3Hz；叠加次数32；发送边边长2米，匝数9；接受边长2米，匝数18；发送电压7V。
测线布置方式为迎头超前探测，测点布置方向如图3所示。扇形布置、倾角90°、共布置11个测点。
3、解析结果及结论
探测结果（如图4）显示巷道M7点前14米探测巷道施工左前方35-61米发现探测异常。经图纸对照，巷道前方为F/1断层带，有裂隙导水的可能，要求施工前针对异常区域进行进行打钻探查并验证。在探放水完成后，钻孔放出水量约8m3，排除了该地点的水害隐患，所探测结果与探测表现的异常特征较为吻合。
四、结论
矿井瞬变电磁法作为一种非接触式探测技术，在矿井地质灾害源探测过程中发挥着重要的作用。新岭煤矿在大量实践基础上，验证了YCS40（A）型矿井瞬变电磁仪的可靠性，同时设备轻便、快捷、智能，利用小线框、小功率，进行中等测深的矿井瞬变探测技术，适合于矿井各种水害防治探测技术应用，有针对性地解决井下巷道及工作面开采空间水害探查的相关技术问题，在巷道掘进水害预报，煤层顶底板富水区、导（涌）水通道、陷落柱探测中已经取得了良好应用效果，为巷道正常掘进提供了安全保障。
矿井瞬变电磁勘探技术现场探测灵活，施工方便，同时特殊的测试环境也带来了许多地面瞬变电磁法所没有的问题，如井下各种金属支护（如锚网、锚杆、工字钢等）、铁轨、排水管道、机械设备、电缆等金属良导体对数据采集影响较大，压制干扰成为井下施工技术的关键，对井下数据采集中的干扰剔除、深度校正、电磁场的全空间传播规律、反演计算等关键技术还需要更加深入研究，向着更为精确、定量化的方向发展。
参考文献：
[1] 于景邨.矿井瞬变电磁法勘探[M].徐州：中国矿业大学出版社，2007；
[2] 霍全明.瞬变电磁法在煤矿水害预测防治中的应用[M].西安：西北工业大学出版社，1994；
[3] 李貅.瞬变电磁测深的理论与应用[M].西安：陕西科学技术出版社，2002；
[4] 牛之琏.时间域瞬变电磁法原理[M].长沙：中南大学出版社，1992；
[5] 岳建华，姜志海.矿井瞬变电磁探测技术与应用[J]，能源技术与管理，2006（5）：72-75；
[6] 刘志新.矿井瞬变电磁场分布规律与应用研究[中国矿业大学博士学位论文]，徐州，2008；
[7] 杨海燕，岳建华.瞬变电磁法中关断电流的响应计算与校正方法研究[J]，地球物理学进展，2008，23（6）：1947-1952。
关键词：矿井瞬变电磁仪 水害防治 探测技术
一、概述
新岭煤矿属于旧区复采矿井，原始煤层已破坏，旧巷纵横交错，由于矿井为露天与井工联合开采，隔水层已遭到破坏，导致井田范围内隔水系数降低，大气降水容易直接导入井下渗入旧巷内，造成不明积水区，因此，矿井水文地质条件较为复杂。
YCS40（A）型矿井瞬变电磁探测仪能够超前确定巷道掘进前方及工作面顶底板岩层中的水害源的位置和水量状况，减少煤层底板突水或老空区出水淹井事故发生，杜绝巷道掘进以及工作面顶底板水害事故发生。在矿井地质灾害源探测过程中发挥着重要的作用。
二、矿井瞬变电磁仪主要特点
1、探测原理
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回传播，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，就得到了二次磁场随时间衰减的特性曲线。当没有良导体存在时，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，所观测到的過渡过程衰变速度将变慢，从而可以发现导体的存在。赋存于井下各种地质单元的水体均具有一定的矿化度，在电性表现出低阻良导体特征，井下一切存在明显电性差异的异常体均可利用该方法进行探查。
2、处理系统
矿井瞬变电磁处理系统V1.0（Mine Transient Electromagnetic Methods System V1.0，以下简称：MTEM）可处理、管理矿井和地面所矿井瞬变电磁处理系统采集的瞬变电磁数据：可对数据进行平滑、重组、晚期视电阻率计算等操作；能对地质体的含水性和构造进行较为准确的预测预报。
三、矿井应用实例
1、探测位置实际情况
新岭煤矿+96机道石门巷道从F1断层下盘穿过F1断层，沿10#勘探线后石门施工。先后穿过F1断层、22层煤、27-29层煤、30层煤。施工区域F1下盘岩性主要为花岗片麻岩，含黑色矿物较少，肉红色的长石和白色的石英风化后呈粗大颗粒状，围岩坚硬稳定，局部受断层构造影响伴有裂隙。过断层后岩性变为砂岩。探测位置（见图2）为+96机道石门M7点前14米处。
2、工作参数
仪器各技术参数，发送频率8.3Hz；叠加次数32；发送边边长2米，匝数9；接受边长2米，匝数18；发送电压7V。
测线布置方式为迎头超前探测，测点布置方向如图3所示。扇形布置、倾角90°、共布置11个测点。
3、解析结果及结论
探测结果（如图4）显示巷道M7点前14米探测巷道施工左前方35-61米发现探测异常。经图纸对照，巷道前方为F/1断层带，有裂隙导水的可能，要求施工前针对异常区域进行进行打钻探查并验证。在探放水完成后，钻孔放出水量约8m3，排除了该地点的水害隐患，所探测结果与探测表现的异常特征较为吻合。
四、结论
矿井瞬变电磁法作为一种非接触式探测技术，在矿井地质灾害源探测过程中发挥着重要的作用。新岭煤矿在大量实践基础上，验证了YCS40（A）型矿井瞬变电磁仪的可靠性，同时设备轻便、快捷、智能，利用小线框、小功率，进行中等测深的矿井瞬变探测技术，适合于矿井各种水害防治探测技术应用，有针对性地解决井下巷道及工作面开采空间水害探查的相关技术问题，在巷道掘进水害预报，煤层顶底板富水区、导（涌）水通道、陷落柱探测中已经取得了良好应用效果，为巷道正常掘进提供了安全保障。
矿井瞬变电磁勘探技术现场探测灵活，施工方便，同时特殊的测试环境也带来了许多地面瞬变电磁法所没有的问题，如井下各种金属支护（如锚网、锚杆、工字钢等）、铁轨、排水管道、机械设备、电缆等金属良导体对数据采集影响较大，压制干扰成为井下施工技术的关键，对井下数据采集中的干扰剔除、深度校正、电磁场的全空间传播规律、反演计算等关键技术还需要更加深入研究，向着更为精确、定量化的方向发展。
参考文献：
[1] 于景邨.矿井瞬变电磁法勘探[M].徐州：中国矿业大学出版社，2007；
[2] 霍全明.瞬变电磁法在煤矿水害预测防治中的应用[M].西安：西北工业大学出版社，1994；
[3] 李貅.瞬变电磁测深的理论与应用[M].西安：陕西科学技术出版社，2002；
[4] 牛之琏.时间域瞬变电磁法原理[M].长沙：中南大学出版社，1992；
[5] 岳建华，姜志海.矿井瞬变电磁探测技术与应用[J]，能源技术与管理，2006（5）：72-75；
[6] 刘志新.矿井瞬变电磁场分布规律与应用研究[中国矿业大学博士学位论文]，徐州，2008；
[7] 杨海燕，岳建华.瞬变电磁法中关断电流的响应计算与校正方法研究[J]，地球物理学进展，2008，23（6）：1947-1952。