摘要：近年来，科学技术和计算机信息技术的发展速度较快，物探技术作为地球物理勘探技术的一种，以施工简单、操作便捷及探测较好为基础，成为煤矿勘探不可缺少的一种手段。而随着浅表层煤炭日益枯竭，深部煤炭采掘技术日益发展，水害已成为影响和威胁矿井正常生产和安全生产的重大问题。如今，根据水害选用的探测办法包括物探和钻探以及化探。本文对于物探技术中的瞬变电磁勘探技术对超前测孔进行探测，对地质结构特性进行研究，从而实现对水害的进一步精准勘测。
关键词：煤矿；水害；瞬变电磁；物探
0 引言
随着我国社会经济的不断发展，当今社会生产和人民生活对煤炭等资源的需求越来越高，这就要求煤矿行业不断地提高生产效率，生产出高质量的煤炭资源。而煤炭的形成和分布受到地质构造控制，煤层存在条件因所处地质构造的不同复杂各异，所呈现的物理性质多变。由于地质构造复杂，随着矿井深度的增加，水害对矿井的安全生产造成了极大的威胁。为确保矿井的安全生产和减少水害的可能性，除了传统的水文地质预测和预报，也需要全面采用先进的勘探技术对水害进行检测和分析。
我国煤矿防治水工作坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”基本原则，在地质异常探测中遵循“物探先行、钻探验证”的基本思路，即煤炭矿井地质探测手段主要分为物探和钻探两大类。物探方法就是基于不同地质构造存在的不同物体特性，对地质进行数据采集、处理和规律分析，从而实现对其的解释。
1 地质概况
1.1地质构造
新汶煤田位于鲁中隆起、汶蒙凹陷盆地中的不对称向斜内，主要发育地层有太古界、寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、侏罗系、第三系和第四系。孙村煤矿井田含煤地层属华北型石炭二叠系海陆交互含煤沉淀，假整合于奥陶系中下统石灰岩之上。煤田内断层发育，多数为高角度正断层。井田内含煤地层的构造形态基本属于简单的单斜构造，局部发育宽缓次级伴生褶曲，总体为一倾向北东的单斜构造井田。
1.2水文地质
新汶煤田位于莲花山与蒙山山脉两大分水岭之间的山间凹地内，呈东西向展布，区内地势东高西低。煤田内冲沟比较发育，地表排水径流条件较好。煤田内发育的主要含水层有：第四系含水砂砾层、第三系砾岩、侏罗系砂砾岩、山西组砂岩、太原组第一、四层石灰岩、本溪组徐家庄、草埠沟石灰岩及奥陶系石灰岩，构成了每天多层结构地下水类型，主要隔水层为第三系、侏罗系和煤系地层中各层粉砂岩、粘土岩、泥质岩，故属北方型多含水层岩溶裂隙充水矿床。
2 瞬变电磁探测技术相关原理分析
2.1 原理及适用范围
该技术主要是根据岩石导电率的差异，将脉冲电流通过接地或不接地的回线作为场源发送到探测器。此时，检测对象会产生二次电流，脉冲间隙测量二次场的响应，从而掌握目标介质的电变化。
在电流断开之前，发出的电流在回路周围的空间中形成磁场。这时电流突然被切断，电流磁场会瞬间消失。一次磁场的剧烈变化将产生二次磁场。根据二次场衰减规律与地下地质体导电性的线性关系，导电性越好，二次场衰减速率越慢。相反，电导率越低，二次场衰减越快。因此该方法主要是通过确定二次场的衰减规律来确定地质区域的异常，也就是探测采煤工作面顶底板岩层的富水性强弱和掘进巷道迎头前方的地质状况以及含水层的位置的方法。该方法在高阻围岩中寻找低阻地质体是最灵敏的方法，因此可有效利用该特征在高阻地区寻找构造水。
2.2 数据的采集和处理
2.2.1 采集数据
施工参数：800 m×800 m的发射线框、18A的发射电流、4Hz的发射频率、450μs的采样延迟、32次的叠加次数。
仪器要求：两台接收机性能稳定、数据采集模式正确可靠、满足精度要求。
噪声电平：测区噪声较小，幅值约5μV。
高压线影响范围：80m 左右。
2.2.2 数据处理
对野外采集的数据进行处理：①对其逐点进行整理，也就是对数据进行质量检查，删除不合格数据和干扰数据，并对其进行编录，整理成符合专用数据处理软件要求的顺序和格式；②对数据进行滤波，为了滤除或压制干扰信号，使信号恢复变化规律，凸显地质信息；③运用专用数据处理软件将其转化得到视电阻率和视深度等参数，同时根据相关测量、地质和钻探等资料做校正等必要处理；④绘制视电阻率等值线断面图和视电阻率等值线平面图。
2.3 资料解释
资料解释主要在于如何把所采集的高质量和高分辨率的原始数据中所表示的地质信息以更准确、更丰富的形式提取出来，利用各种解释手段进行综合分析，做出正确的地质解释。
3 通过孙村煤矿物探实例的总结
3.1存在的问题
瞬变电磁同其它物探方法一样，具多解性和体积效应；同时井下施工环境复杂、干扰因素众多，这些因素都会对物探成果的正确性产生影响。
3.2建议
根据存在的问题及本次物探的任务提出以下建议：
①、由于物探成果难免出现判断失误和偏差，应用物探成果时要结合已知地质及水文资料进行综合分析，尽量减少误判成份。另一方面，通过钻探进行逐步的验证对比，对物探资料进行更合理地运用。
②、建议对推断含水区及附近的断层采取有效的注浆加固措施，阻断徐灰与工作面底板之间的水力联系。
③、建议在推断含水区外的其它区域布置一定数量的探水孔，以检验物探效果，防止出现物探漏掉的含水异常。
④、实验工作面地质构造复杂，须高度重视本面的防治水工作，研究制定科学、有效的防治水措施，确保工作面安全回采。
⑤、应用物探成果时，需综合分析工作面下方下不同深度的顺层等值线切片图和不同探测方向的视电阻率断面图的低阻异常分布特征，详细了解本报告对各低阻异常区特征的分析，以更准确地确定视电阻率低阻异常区的立体分布特征和富水特征.
⑥、工作面回采过程中应密切观察水文状况，发现出水征兆时立即采取有效措施，防止发生出水事故。
4 结语
矿井水害的存在，直接威胁到矿井安全生产，对矿井可能存在的水害进行探测和揭露，准确掌握含水结构的空间分布位置及影响范围，对保证矿井安全生产具有重要意义。 根据相关数据统计研究表示，瞬变电磁预测巷道前方150m的含水结构的准确率为90%，所以瞬变电磁法更为科学。采用超前探测技术来预防突发性洪水事故，及时对含水层及承压层等进行措施性释放灌浆，具有节省人力物力、准确探测地质水灾、保证安全生产、对煤矿开采提供坚实的技术支持等优点。但是物探技术的主要干扰较强，整体分辨率不高，数据的处理和分析还有待提升。这都是日后需要研究的内容，为精准探测提供更为有利的理论基础。
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