【经验交流】YCS3000矿用瞬变电磁仪在煤矿井下水体探测的应用实践

　　摘要：为验证YCS3000矿用瞬变电磁仪在煤矿井下水体探测的实际效果，于山西某矿井底水仓及空巷积水区开展了瞬变电磁法探测实验。本次研究选取2煤已知含水水仓以及一处空巷积水区作为目标体，系统完成了测点布设、数据采集与处理分析。结果表明，探测获得的低阻异常区与水仓及空巷积水区的实际空间分布高度吻合，有效证实了YCS3000矿用瞬变电磁仪在井下各类富水体(包括规则水仓与复杂老窑积水)探测中的准确性、可靠性与强抗干扰能力。

　　关键词索引：YCS3000瞬变电磁仪；水体探测；低阻异常；超前预报

　　1 引言

　　本次实验旨在现场验证YCS3000矿用瞬变电磁仪在煤矿井下的实际应用效果。通过选择已知含水区域作为探测目标，检验该设备对低阻含水体的探测精度与可靠性，尤其是在复杂干扰环境下的适用性，为仪器在煤矿水害预报工作中的推广应用提供实证依据。

　　2 方法原理及仪器介绍

　　2.1 方法原理

　　瞬变电磁法是一种时间域电磁探测技术。其工作原理是：通过发射线圈向地下发送一次脉冲磁场，并在脉冲间歇期间，接收由地下导电体(如含水体)感应产生的二次涡流场。二次场的衰减特征与地下介质的电性密切相关，早期信号反映浅部高频信息，晚期信号反映深部低频信息。通过分析二次场衰减曲线，可推断不同深度的地电结构，从而圈定低阻异常区。

　　2.2 仪器介绍

　　本次探测使用仪器为福州华虹智能科技股份有限公司生产的YCS3000矿用瞬变电磁仪，该YCS3000矿用瞬变电磁仪对低阻充水区域反映灵敏、体积效应小、纵横向分辨率高，且具有施工方便、快捷、效率高等优点，既可以用于煤矿掘进头前方超前探测，也可以用于巷道侧帮、煤层顶、底板等探测，为煤矿企业在生产过程中可能存在的水患和导水构造的超前预测预报提供技术手段。

　　图1 YCS3000矿用瞬变电磁仪系统组成图

　　3 探测实验

　　3.1 测区概况与测点布置

　　实验选取2煤水仓以及一处已知空巷积水区作为探测目标，水仓与空巷积水区均处于正常充水状态。测点布置根据各目标体的空间分布与现场干扰条件进行针对性设计，旨在获取具有代表性和可比性的探测数据。

　　2煤水仓：在水仓外侧布置测点，共计26个测点。探测前已清理现场，排除周边100米范围内的主要干扰源。数据采集布置方案如下：

　　图2 2煤水仓探测范围图

　　图3 瞬变电磁法施工布置图

　　空巷积水区：针对其分布不规则、周边存在金属支护与电缆干扰的特点，采用扇形布设方式，围绕积水区外围以不同角度布设测点，沿顺层(水平)方向以半扇形观测系统布设7个测点，在纵剖面(正前)方向以半扇形观测系统布设7个测点，共采集14个测点，该布设方式有助于从多方位捕捉积水区响应特征，提高异常区识别精度。

　　图4 空巷积水区测点置图

　　图5 瞬变电磁法施工布置图

　　3.2 采集参数

　　为保障数据质量，本次探测采用统一参数：发射频率为12.5Hz，装置为中心回线，叠加次数为64次，测道数为80，占空比为0.5，滤波采用中值法。

　　3.3 数据处理成果及解析

　　软件处理主要流程为：数据上传——格式转换——数据滤波处理——计算全区视电阻率——时深转换——生成成果图。通过该处理流程，分别获得2煤水仓及空巷积水区探测成果如下：

　　（1）2煤水仓探测结果

　　视电阻率成果图显示，在探测位置的水平至斜下方存在明显的低阻异常区。

　　图6 2煤水仓视电阻率图

　　图7 2煤水仓探测成果图

　　纵剖面方向：异常区主要分布于横坐标10-50m，纵坐标0至-20m范围。

　　顺层方向：异常区主要分布于纵坐标0-40，横坐标-50m至0m范围。

　　经与已知水仓位置比对，该低阻异常区与水仓的实际空间分布高度吻合，证实为水仓内富水体的综合反映。

　　（2）空巷积水区探测结果

　　同样清晰地探测到与已知空巷积水区对应的低阻异常。

　　图8 空巷积水区视电阻率图

　　图9 空巷积水区探测成果图

　　纵剖面方向：异常区位于横坐标20-100m，纵坐标-10至10m范围。

　　顺层方向：异常区位于纵坐标10-80m，横坐标-60m至-20m范围。

　　尽管现场存在金属支护与电缆等干扰，经背景场分离与数字滤波处理后，异常边界仍清晰可辨，表明扇形探测方式在复杂干扰环境下仍能有效捕捉富水区响应。

　　4 结论

　　本次实验取得圆满成功，主要结论如下：

　　（1）有效性验证：在2煤水仓以及空巷积水区的探测中，瞬变电磁法圈定的低阻异常区与实际已知含水体位置高度一致，充分证明了该设备及瞬变电磁方法在探测煤矿井下各类含水体(包括规则水仓与复杂老窑积水)方面具有极高的准确性和可靠性。

　　（2）仪器性能评价：YCS3000矿用瞬变电磁仪在多种探测场景中均表现出色，对低阻体反应灵敏、抗干扰能力强、空间分辨率高，尤其在扇形布置等灵活探测方式下仍能保持较好的数据质量与解释一致性，非常适用于煤矿井下富水区的精细探测。