煤炭学报

作者：童雪瑞, 姜志海, 苗彬, 李毛飞, 朱姣,

关键词：地面−巷道, 核磁共振, 含水构造, 定量探测,

煤矿水害往往会造成严重的人员伤亡、财产损失并伴随矿井可采储量的减少，甚至会引发地面沉降塌陷等次生灾害，因此煤矿水害精准预测预报一直是矿井水害防治研究的热点方向。近年来，煤矿突水灾害预测技术水平取得了长足发展，但仍不能满足安全、高效、智慧、绿色矿山对水害定量精准预报的需求，亟需发展新的探测技术。磁共振技术是目前唯一能直接、定量探水的地球物理方法，然而目前采用的地面核磁共振法存在探测深度浅、抗干扰能力弱、对含水体边界区分能力差等问题。基于此，在地面核磁共振法的基础上，结合煤矿井下实际施工方式，提出了在地面布设大尺寸发射回线、在井下布设多匝小回线接收的地巷核磁共振法。首先对地巷核磁共振法进行了理论推导，基于常规含水模型分析了地巷核磁共振信号的响应特征和核函数分布规律，并采用数值计算的方式对比分析了地面核磁共振法和地巷核磁共振法的理论信号强度和有效探测深度，结果表明地巷核磁共振法在含水体埋深超过150 m时具有更高幅值的响应信号，相比地面核磁共振法具有接近其2倍的探测深度；然后，对顶底板含水体分别采用同步采集、定收采集、定发采集等3种数据采集方式进行了数值模拟计算，并利用初始振幅E0多测道成果图分析了不同数据采集方法对含水体边界的刻画能力，结果表明同步采集方式对顶板含水体的中心点和底板含水体的边界分辨能力稍弱，而定收和定发采集对顶底板含水体的中心和边界均具有良好的横向区分能力；同时分析了不同地倾角下核磁多测道剖面特征；最后，利用一维Occam反演算法进行了多种层状模型的自由感应衰减信号一维反演和顶底板含水体模型的拟二维反演成图，对地巷核磁共振岩层含水率定量探测能力进行了验证。

来源：2025年第12期

《煤炭学报》期刊编辑部

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