简述CUGTEM-GK地面瞬变电磁法仪在隧/巷道超前预报方面应用

欧绍民

（安徽省核工业勘查技术总院，安徽芜湖241000）

1 CUGTEM-GK地面瞬变电磁法仪应用领域

CUGTEM-GK地面瞬变电磁法仪主要用于中浅部（地下5～600m深度）地质勘查、金属矿产及某些非金属矿产勘查；在地面探测含水层、断层含水性、煤层结构和陷落柱；探测良导性矿体埋深和产状，探测蕴矿构造；水文工程地质及工程地质勘查；煤田以及地热田勘查；寻找地下管道、考古勘查及军事工作勘查；隧道、巷道等半空间环境的超前探测，距离能达到300m。隧道、巷道实际使用过程中主要用于预报掌子面前方未开挖段的地质情况，具体如下：

（1）对照设计图提供的地质、水文资料，预报地质、水文条件变化情况及对施工的影响程度。

（2）预报可能出现塌方、滑动的部位、形式、规模及发展趋势，提出处理措施。

（3）预报可能出现突然涌水、突泥的地点，涌水、地下水泥砂含量及对施工的影响。

（4）预报软岩内鼓、片帮掉块地段及对施工的影响程度。

（5）对隧道要穿过不稳定岩层、断层、破碎带、软弱层、煤层、放射性、高地应力、高地温、岩溶洞穴、岩溶管道、地下暗河的位置、大小、规模、充填情况以及断裂带的位置、宽度、破碎程度做出预报，以便及时改变施工方法或采取应急措施。

（6）超前地质预报为设计和施工提供可靠依据；降低地质灾害发生的风险；为编制交工文件提供可靠的地质资料。

（7）用于找寻地多金属矿床、找水、地下电性分层、圈定地下充水溶洞及陡倾角地质构造探测，特别适用于煤层及煤层采空（塌陷）区、充水区的探测。

2 CUGTEM-GK地面瞬变电磁法仪主要特点及参数

2.1 CUGTEM-GK地面瞬变电磁法仪主要特点

CUGTEM-GK地面瞬变电磁法仪（图1）具有以下特点：

（1）体积小、重量轻、施工方便。采用一体化设计，接收机、发送机、放大器三部分合为一体，便于携带和施工。

（2）高性能和低功耗。采用工控机作为核心控制器，既提高了性能又降低了功耗。

（3）测量精度高、宽动态。

（4）反射式液晶屏、功耗极低，能在阳光直射下工作。

（5）先进的解释软件系统。包括地面工作的半空间解释软件系统与地下（井下巷道、隧洞、军事工程等）工作时的全空间解释软件系统。

2.2 CUGTEM-GK地面瞬变电磁法仪主要技术参数

CUGTEM-GK地面瞬变电磁法仪主要技术参数详见表1及表2。

图1 CUGTEM系列瞬变电磁仪超前勘探发射/接收装置（左）及防水防潮防尘的精细化面板（右）

表1 CUGTEM-GK地面瞬变电磁法仪主要技术参数

3 隧/巷道超前预报应用实例

3.1 超前探工程实例（CUGTEM-GK）

勘查单位及时间：某隧道，勘查内容：查明巷道前方可能存在的采空区富水性情况，装置布置：沿巷道掘进头，布置测线3条（顶板斜向上30°、顺层、底板斜向下30°方向），通过在掘进头移动发射接收线圈，形成3条超前探测的实测剖面（见图2）。

表2 CUGTEM-GK地面瞬变电磁法仪主要技术参数单套配置清单

3.2 超前探工程实例（CUGTEM-GK）

勘查单位及时间：某电站，勘查内容：查明引水洞开挖过程中前方的超前预报，装置布置：本次瞬变电磁法勘探试验施工布置与工作量，沿引水洞开挖掌子面布置测线3条（向上45°，水平向前，向下45°三个方向），通过在掌子面移动发射接收线圈，形成3条超前探测的实测剖面（见图3）。另外沿着公路和引水洞平行方向布置侧线2条，分别为水平方向和向下30（°图4），实测图示：掌子面等电阻率断面扇形图资料解释。

掌子面超前探测共获得实测扇形剖面3幅，分别为掌子面前上方45°仰角探测扇形剖面（顶板）、掌子面前方探测扇形剖面（顺层）、掌子面前下方45°俯角探测扇形剖面（底板）。图中深色区域为低阻异常区，图3-a、图3-c低阻异常区各2处，分列为1#、2#低阻异常区；图3-b低阻异常区1处，为1#低阻异常区。

资料解释：掌子面向前偏左45°方向80m处有低阻体异常，且三个方向均表现低阻异常，根据现场地质资料推测，怀疑有溶洞存在。掌子面中间正前方和正前方向上45°方向，距离约30m方向，有低阻体异常。另外掌子面向前偏右转角方向有高阻体异常，根据据现场资料，向前偏右转角方向有溶洞存在，且溶洞出露，内部不含水，因此在此表现为高阻体异常反应。

图2 超前探测剖面

4 结论

通过实际应用对比分析，CUGTEM-GK在超前探工程施工预测预报中能克服岩石屏蔽作用，在具体应用中其主要特点表现为经济、快捷、准确。

图3 等电阻率断面扇形图（顺层）

图4 侧线电阻率剖面图（上）向下30°侧线电阻率剖面图（下）

掌子面超前探测过程中，实测扇形剖面一般以3幅为主，分别为掌子面前上方45°仰角探测扇形剖面（顶板）、掌子面前方探测扇形剖面（顺层）、掌子面前下方45°俯角探测扇形剖面（底板）。通过三幅剖面进行对比，可准确确定掌子面前方一定范围内岩性及特殊体质体情况。