瞬变电磁在采空区含水性超前探测中的应用

张瑞尧，陶 威，朱亚林，刘秀能，王海军，贾凯锋，邵瑞琦

(1.西北大学地质学系，陕西 西安 710069；2.陕西省地矿局区域地质矿产研究院，陕西 咸阳 712000；3.中煤科工集团西安研究院有限公司，陕西 西安 710077；4.长庆油田分公司第五采油厂，陕西 西安 710018)

人们大规模开采煤炭资源，创造可观经济利益的同时也留下了煤炭采空区这一隐 患。尤其是积水采空区还存在突水灾害，严重威胁着井下工作人员及运行设备的安全[1-2]。目前查明采空区富水性的方法主要有：现在主要应用于巷道超前探测的方法有：钻探、红测温法、地震反射波法、瑞雷波法、矿井直流电法、地质雷达法[3-4]。就地质效果而言， 钻探方法比较适合，但是此方法又存在费用高和时间长的缺点。其余的方法多多少少都存在探测空间范围小(普遍为正前方)、探测距离不够的不足。因此，如何有效精确地的实现多方位、长距离的超前探测是有非常重要意义的[5]。衰退慢和易穿透是电磁场在高阻介质中传播的一重要特点，采用非接触式、小回线(边长大于 2m 左右)、多匝数测量装置的矿井瞬变电磁技术探查综放工作面顶板水害源，在多个矿井进行了实际实践应用，都取得了较好的地质效果。

1 基本原理

1.1 物性前提条件

岩石物性的不同是瞬变电磁的工作前提。目前学界认为从泥岩、粉砂岩直至砾岩到煤层、灰岩，岩石的电阻率是呈增大趋势的，换而言之，煤层和灰岩较其他岩层可被视为高阻层。另外，对于同一岩层来讲，其含水率是决定电阻率高低的因素，含水率增加， 电阻率减小，含水率减小，电阻率增大。……