瞬变电磁在矿井水文地质工作中的应用

侯合明　赵莉　罗文启　秦旭龙

【摘 要】在分析深部采场水文地质特征基础上，采用矿井瞬变电磁探查技术查明深部采场突水构造位置煤区范围开展瞬变电磁法物探工作，以“基本查明工作区范围内断层带赋水性及二1煤层（顶底板）赋水性；探测工作区范围内采空区及老窑积水情况，对区内可能存在的富水区进行解释”。通过井下注浆钻孔验证，为矿井安全生产提供防范资料。通过钻孔验证，该方法探查深部采场富水区位置是非常适用，但也应该注意探测结果为静态及定性解疑的局限性。

【关键词】瞬变电池；矿井；水文地质；存在问题

0 前言

近年来，煤矿矿井水害问题突出，突水事故不断，这跟地质勘测程度有直接的关系，所以加强矿山水文地质的勘测工作显得尤为重要。瞬变电磁法（TEM）方法对低阻体灵敏，且工效高、装备轻便，在构造探测、水文地质领域都有着广阔的应用前景和巨大的发展潜力，瞬变电磁法探测技术也是目前煤矿积水采空区探测的首选方法之一。

1 瞬变电磁勘探原理

瞬变电磁法是一种时间域电磁感应法，其原理是利用不接地回线或接地线源在地层中制造一次脉冲场，在一次场的间隙通过回线或电偶极感应接收二次场数据。该二次场是非稳定电磁场，是由地下良导体受激励引起的涡流所产生的，分析随时间与二次场信号的变化规律，可以得到各个地层的电性变化和不均匀地质体的大致分布状况。这样我们就可以了解地质体横向和纵向总体特征。相对于其它电法勘探方法，瞬变电磁法探测地下低阻异常体（含水构造体）有着探测精度高（特别是横向分辨率高）及操作简便的优势，非常适合水文物探工作的要求。

2 在矿井生产中的应用分析

将该方法应用于矿井水文地质勘测中，具体分析该方法的适用性。研究矿区属华北地层区豫西地层分区，依据邻区水文地质资料，结合本区地层岩性、含水层的富水程度、地下水的埋藏条件，对开采煤层影响较大的含水层由老到新划分为：寒武系灰岩岩溶裂隙承压含水层、太原组下段灰岩岩溶裂隙承压含水层、太原组上段灰岩岩溶裂隙承压含水层、二1煤层顶板砂岩裂隙含水层、七4煤顶板砂岩裂隙含水层、七4煤层底板砂岩裂隙含水层、第四系松散含水层。

本次地质任务是探查采空区及主要含水层的具体赋水情况。因此，根据矿方提供的二1煤层底板资料和煤层与主要含水层的间距做了相应顺层视电阻率拟切片图，根据这些层位视电阻率变化情况来分析其赋水性。

二1煤层及上下赋水性分析：

图1二1煤层标高视电阻率切片图中纵轴为线号，横轴为点号。蓝色为低阻，红色为高阻。从图1看，在3880线有一近南北向延展的低阻带，查现场记录，此处有近似南北巷道，由此认为此低阻异常可能是由巷道内积水影响所致。从安全角度考虑，还是将其确定为赋水区。4200线和4320线附近的低阻异常与常见的电线干扰特征不太一致，此处也存在裂隙发育、赋水的可能。经过后期的钻孔注浆项目也验证了瞬态电磁探测结果的正确性。

3 瞬态电磁结果分析应注意的问题

通过本此在矿区展开瞬态电磁物探工作，根绝矿井水文情况也得出如下应注意事项：（1）赋水区的划分是相对的，划分的主要依据是视电阻率值的高低，但引起视电阻率变化的因素是多样的。例如，测区西部近南北向分布的低阻异常可能是受地下巷道影响而形成的假异常，但为安全起见，仍将之确定为赋水区，以免因干扰影响而掩盖了对赋水区的识别，给矿井生产造成影响。此外，还应注意地表降水补给采空区造成采空区积水量增大的可能性。（2）由于煤层底板标高控制程度尚较为粗糙，影响了对地电剖面上各主要层位的深度标定，进而可能对异常区的大小及位置产生一定的影响。（3）瞬变电磁勘探成果均为静态和定性解释，随着矿山开拓与掘进，必须考虑顶板冒落、底板破碎等扩大原有裂隙通道或增加新导水通道的可能性。此外，还应考虑到地表降水不断补给采空区造成采空区积水量继续增大的可能性。针对测区内的水文地质条件存在发生变化的可能，在使用资料时应予以注意。（4）物探勘测成果多与勘测季节等因素有关，会因勘测季节和勘测时环境不同有所差异，特别是随着矿山开拓与掘进，岩层结构的变化都会对地球物理场形成影响，使得勘测结构发生变化。（5）在矿井开拓及生产过程中，应当严格遵守安全生产规程，时刻注意井下水文地质条件变化情况，并将所得资料与本次成果进行相关分析对比验证，有效及时地得出合理结论，避免及正确处理各种不利水文地质因素的影响，达到安全生产的目的。

4 结论

（1）瞬变电磁方法煤矿水文地质领域具有较强的适用性，是目前防治矿井水害问题的有力工具；

（2）瞬变电磁勘探成果应于后期的调查及工作以及矿下水文条件的动态变化结合起来验证、分析、修正矿区内的水文地质情况。

【参考文献】

[1]中国统配煤矿总公司生产局，煤炭科技情报研究所.煤矿水害事故典型案例汇编[M].北京：煤炭工业出版，1992.

[2]王金印.瞬变电磁物探法在重组煤矿探水中的应用[M].煤炭科技，2014.

[3]于景邨.矿井瞬变电磁法理论与应用技术研究[D].徐州：中国矿业大学，2000.

[责任编辑：王楠]

2.6 以“共享工程”为依托，丰富数字资源内容，延伸服务网络

为了让广大读者真正能够享受到图书馆提供的全方位、多层面、宽角度的服务，临沂市图书馆积极整合、丰富本馆数字资源，以全国文化信息共享工程临沂支中心为依托，专题举办了“如何使用数字图书馆”培训班。培训班重点为市民介绍了哪些数字资源可以使用，讲述了如何通过读者平台查看馆藏电子书、观看专家讲座及如何利用“移动图书馆”程序在手机、pad等移动终端进行馆藏查询、下载电子图书等，让市民进一步了解馆藏电子图书、电子期刊数据库及影音资源库等数字资源的建设与使用情况。依托电子阅览室临沂市图书馆每年定期举办老年人、农民工等特定人群网络培训班，让他们也能够跟上时代的步伐，共享高水平的信息资源。

3 公共图书馆开展延伸服务的启示

公共图书馆延伸服务是惠及广大读者的一项民心工程，为了保障这一工程持续、健康发展，需注意以下几方面的问题。

3.1 强化资金支持，拓展资金来源

实践证明，上海、南京、广东等地图书馆延伸服务做得好的一个重要保证就是财政预算资金支持。资金困难是当前困扰公共图书馆延伸服务拓展的主要问题，也是制约图书馆事业发展的关键因素。一方面，公共图书馆要积极争取当地政府加大资金投入，保障延伸服务工作所需各项经费。另一方面，积极探索社会合作机制，通过与企事业单位合作共建或接受社会各界资助、捐赠等方式，多渠道拓展资金来源，形成全社会共建共享的良好局面。

3.2 注重人才培养，加强队伍建设

图书馆工作人员是图书馆事业创新发展的主力军，他们的服务素质将直接影响为读者提供的延伸服务的质量。一方面，图书馆要立足现状，从提高工作人员服务素质入手，组织馆内工作人员进行业务交流和培训，着力培养一支既有乐于奉献、锐意创新精神，又熟悉图书馆专业知识、熟练掌握现代化技术设备的人才队伍。另一方面，图书馆要加强馆员之间的交流，学习经验，互学互补，充分发挥他们在延伸服务中的积极性和创造性，激发他们的职业使命感和荣誉感，使他们坚定“读者至上，服务第一”的服务理念。

3.3 加强宣传引导，提高社会参与度。

吸引广大读者深度参与是图书馆延伸服务的出发点和落脚点，否则延伸服务只能唱空城计，成为“阳春白雪”难以为继。为此一向以“高冷”面目示人的公共图书馆更需要放下身段，一方面，借助官方网站、大众媒体等不断加强宣传引导，主动延伸服务，深度对接服务对象的个性需求，扩大图书馆的社会影响力；另一方面，通过不断畅通广大读者的信息反馈和监督渠道，形成读者与图书馆的良好互动，从而创造出更好的社会效益。

4 结语

公共图书馆延伸服务没有终点，只有新的起点。本文所提到的临沂市图书馆在延伸服务方面的一些做法有成功，也有遗憾，需要在下一步的探索中不断总结完善，以便更好地为广大读者服务。随着各地图书馆积极探索和勇于创新，图书馆延伸服务的模式必将迎来一个千帆竞渡，百舸争流的新时代。

【参考文献】

[1]胡晓梅.公共图书馆延伸服务探析[J].江西图书馆学刊，2011，41（5）：63-65.

[2]丛海虹.浅谈公共图书馆的志愿者社会实践活动[J].河南图书馆学刊，2012，（1）：115-116.

[责任编辑：王伟平]