【案例分享】YCS2.4矿用本安型瞬变电磁仪阳泉某煤矿采空区富水性探测中的应用

2025 年 8 月，武汉地大华睿地学技术有限公司受客户单位委托，针对某煤矿目标采空区开展瞬变电磁物探实验。本次探测工作核心目标：一是精准探测目标采空区内的富水分布情况，为矿井水害防治提供数据支撑；二是检验所使用矿用瞬变电磁仪的现场适应性与性能稳定性，确保设备在井下复杂环境下的可靠运行。

客户煤矿目标采空区所在区域水文地质条件复杂，周边存在多个潜在水害风险源。该区域位于井田中部南翼，东部紧邻多个工作面采空区，南部与其他煤矿以矿界保护煤柱相隔。据前期调查，仅东部的两个工作面采空区存在积水，预计积水面积分别为 5527㎡、7264㎡，积水量分别达 4494m³、5951m³，且目标工作面采空区地势呈北高南低走向，积水易在低洼处聚集，对后续掘进作业构成直接水害威胁，因此亟需通过专业物探手段明确富水异常区域。

（一）技术原理

本次探测采用瞬变电磁法（Time Domain Electromagnetic Method，简称 TEM），该方法通过不接地回线向地下发射一次脉冲电磁场，在脉冲间歇期利用接收线圈观测地下导电介质产生的二次涡流场。其核心原理在于：一次脉冲电磁场断电后，二次涡流场会因热损耗随时间衰减，早期衰减快的电磁场对应高频成分，探测深度浅；晚期衰减慢的电磁场对应低频成分，探测深度深。通过分析不同时间段二次场的变化规律，可反演地下不同深度的地电特征，而水体因电阻率远低于岩石介质，会在视电阻率断面图上呈现明显的低阻异常，据此可判断采空区富水情况。

传统瞬变电磁法在井下应用时，易受巷道金属支护、管线等干扰源影响，导致数据信噪比降低。本次探测通过优化装置类型与参数设置，如采用中心回线组合装置、增加信号叠加次数等，有效降低了干扰信号影响，提升了数据准确性。

（二）设备与参数

本次探测使用 YCS2.4 矿用本安型瞬变电磁仪，具体技术参数如下表所示：

（一）现场探测条件

某矿 XXX 运输顺槽为本次探测的主要工作巷道，现场环境存在以下特征，对探测施工有一定影响：巷道壁帮与顶板采用金属锚网 + 锚杆支护，金属构件可能产生电磁干扰；巷道壁帮顶部铺设瓦斯管，属金属管线干扰源；巷道地面铺设轨道，可能对线圈耦合产生影响。

针对上述条件，施工前对干扰源进行标记，探测时调整线圈摆放位置，避开金属密集区域，同时通过增加信号叠加次数抵消干扰影响。

（二）工作布置

本次探测沿 XXX 运输顺槽 0-240m 段布置 2 条测线，具体方案如下：测线 1（顶板方向）：沿巷道顶板斜向上 15° 布置，平行于顺槽走向，点距 10m，共 25 个测点；测线 2（顺层方向）：沿煤层走向顺层布置，与测线 1 平行，点距 10m，共 25 个测点；

数据采集：沿顺槽逐点移动发射与接收线圈，确保线圈中心与测点位置精准对应，每个测点完成 30 次信号叠加后存储数据，最终形成 2 条覆盖 0-240m 巷道长度、探测深度达 150m 的超前探测剖面。

本次数据解释以视电阻率断面图和多测道数据为核心，结合区域水文地质背景，重点分析采空区低阻异常区域（低阻通常对应水体），具体结果如下：

（一）视电阻率断面图分析

（二）多测道数据验证

从 1-17 号测点多测道图（图 6-3、6-4）可见，信号衰减速度较快，深部信号强度较弱，说明采空区整体岩层完整性较好，孔隙度较低，富水性整体较弱；仅在低阻异常区域（60-120m、200m）出现信号衰减减缓现象，推测为局部低洼处积水导致，与断面图结论一致。

（三）异常区域定位

综合上述分析，本次探测共圈定 2 处主要富水异常区域：

异常 1：位于XXX运输顺槽 60-120m 段，探测深度 100-140m，推测为采空区局部裂隙积水，富水性较弱；

异常 2：位于XXX运输顺槽 200m 段，探测深度 20-120m，对应采空区底板最低处，推测为集中积水区，富水性较强，存在水害风险。

（一）探测结论

（二）工作建议

地大华睿始终以“技术赋能客户” 为核心，助力合作伙伴在行业竞争中脱颖而出，未来，地大华睿将继续持续优化设备性能，深化行业应用实践，与广大客户携手并进，共同为我国城市地下空间安全、高效运行贡献“地学智慧”与“探测力量”。