煤(mei)炭(tan)資源(yuan)長期(qi)以(yi)來(lai)為我(wo)國工業與(yu)社會(hui)經(jing)濟(ji)發(fa)展(zhan)提供(gong)重(zhong)要(yao)支撐，然(ran)而(er)大(da)規模(mo)開采也(ye)帶來(lai)了(le)顯(xian)著(zhu)的環(huan)境挑戰。采空區易(yi)誘(you)發(fa)礦震沖擊(ji)、含(han)水(shui)層破(po)壞和地(di)表塌陷等地(di)質(zhi)災(zai)害。傳統(tong)的尾礦回填(tian)雖能(neng)在壹(yi)定(ding)程(cheng)度上(shang)緩解(jie)問題，但其支撐能(neng)力(li)遠不(bu)如(ru)原始(shi)礦層，難以(yi)從(cong)根(gen)本上(shang)保障地層穩(wen)定(ding)。

為解決這壹(yi)難(nan)題，註(zhu)漿回填(tian)加(jia)固(gu)技術(shu)逐漸(jian)成(cheng)為主流方法：通過將尾礦流態化(hua)為(wei)漿料，使(shi)其具備(bei)良好的(de)流(liu)動性(xing)，可充(chong)分(fen)滲入礦區裂隙(xi)，固化(hua)後(hou)形成有效(xiao)支撐，從(cong)而(er)顯(xian)著(zhu)降低(di)地(di)質(zhi)災害風(feng)險。同(tong)時(shi)，漿料的(de)低(di)滲透特性(xing)有助於(yu)鎖住(zhu)地下水(shui)分(fen)，防止水(shui)資源(yuan)流(liu)失(shi)，緩解(jie)地(di)表(biao)荒漠化(hua)趨(qu)勢。該技術(shu)不(bu)僅廣泛(fan)應(ying)用於(yu)新(xin)建礦區，也在工作(zuo)面回(hui)撤(che)等復雜(za)環(huan)節發(fa)揮(hui)關(guan)鍵(jian)作(zuo)用。

而(er)要(yao)科(ke)學(xue)評(ping)估(gu)註(zhu)漿的實際(ji)效(xiao)果(guo)，則需要(yao)依靠先進的檢(jian)測(ce)與評(ping)價(jia)手段(duan)——低(di)場核磁(ci)共振(zhen)技(ji)術(shu)（LF-NMR）正(zheng)是(shi)其中具(ju)有突破(po)意義(yi)的(de)工具。

壹(yi)、低(di)場核磁(ci)共振(zhen)技(ji)術(shu)的(de)基(ji)本原理

低(di)場核磁(ci)共振(zhen)以(yi)氫(qing)原子核（主要(yao)來(lai)自(zi)孔隙中(zhong)的流(liu)體(ti)，如(ru)水(shui)與油）在弱(ruo)磁(ci)場環(huan)境中(zhong)的(de)共(gong)振(zhen)行(xing)為為基(ji)礎(chu)。當樣(yang)品(pin)接(jie)受特定(ding)頻率(lv)的射頻脈沖(chong)時(shi)，氫(qing)核吸(xi)收(shou)能(neng)量(liang)發(fa)生能(neng)級(ji)躍遷；脈沖結束(shu)後(hou)，氫(qing)核釋(shi)放(fang)能(neng)量(liang)並(bing)逐漸(jian)恢(hui)復初(chu)始狀態，該過程(cheng)產生可被(bei)檢(jian)測(ce)的核磁(ci)信號。

通過分(fen)析這些(xie)弛(chi)豫(yu)信(xin)號，LF-NMR能(neng)夠(gou)非破(po)壞性地(di)獲取樣(yang)品(pin)內(nei)部的(de)孔隙結(jie)構、流(liu)體(ti)分(fen)布與滲透性(xing)等關(guan)鍵(jian)信(xin)息。尤其重(zhong)要(yao)的是，該技術(shu)可區(qu)分(fen)不(bu)同(tong)狀態的水(shui)（如(ru)自(zi)由(you)水(shui)、毛細水(shui)與結合(he)水(shui)），從而推斷(duan)漿(jiang)料在巖(yan)體(ti)中(zhong)的存(cun)在形態與加(jia)固(gu)效(xiao)能(neng)。

應(ying)用案(an)例：

利用低(di)場核磁(ci)共振(zhen)系(xi)統(tong)，監測(ce)巖(yan)心在不(bu)同(tong)溫壓條件(jian)下(xia)的滲流過程(cheng)。通過控制(zhi)壓力(li)與(yu)時間變量(liang)，系(xi)統(tong)分(fen)析了(le)溫度對水(shui)分(fen)遷(qian)移(yi)路(lu)徑、滲透速(su)率(lv)及註(zhu)漿後殘留(liu)通道的影(ying)響(xiang)。結(jie)果(guo)表明(ming)，隨著(zhe)溫度升高(gao)，流體(ti)流(liu)動性(xing)增(zeng)強(qiang)，註(zhu)漿體(ti)的(de)抗(kang)滲性能(neng)面臨(lin)更(geng)大挑戰。核磁(ci)共振(zhen)T2譜(pu)清晰(xi)反(fan)映出(chu)滲流過程(cheng)中的孔隙動態變化(hua)，為(wei)優化(hua)註(zhu)漿材(cai)料與(yu)工藝(yi)提供(gong)了(le)關鍵(jian)依據。

二、在註(zhu)漿回填(tian)效(xiao)果(guo)評價(jia)中的(de)核心作(zuo)用

LF-NMR具(ju)備(bei)從微(wei)觀(guan)到(dao)宏觀(guan)的(de)多(duo)尺(chi)度分(fen)析能(neng)力(li)。傳(chuan)統(tong)方法如(ru)三軸試(shi)驗(yan)僅能(neng)提(ti)供(gong)宏觀(guan)力(li)學(xue)參數(shu)，而低(di)場核磁(ci)共振(zhen)將微(wei)觀(guan)結(jie)構變(bian)化(hua)與(yu)宏觀(guan)性(xing)能(neng)聯(lian)系(xi)起(qi)來(lai)，揭示註(zhu)漿體(ti)在應(ying)力(li)作(zuo)用下(xia)的(de)內(nei)部動態響應(ying)。

該技術(shu)還(hai)可開展(zhan)環(huan)境耦(ou)合(he)實驗(yan)，模(mo)擬(ni)溫度、壓力(li)和(he)化(hua)學(xue)場等多(duo)場耦(ou)合(he)的真實地(di)下(xia)條件(jian)，精(jing)準(zhun)復現註(zhu)漿滲流過程(cheng)。通過成(cheng)像技(ji)術(shu)，研(yan)究人(ren)員(yuan)能(neng)夠(gou)實現(xian)漿(jiang)液(ye)空間分(fen)布的可視化(hua)，定(ding)量(liang)分(fen)析不(bu)同(tong)溫壓條件(jian)下(xia)的滲流規(gui)律(lv)與加(jia)固(gu)效(xiao)果(guo)。

相比(bi)高(gao)場核磁(ci)，低場設(she)備(bei)成(cheng)本更(geng)低、便(bian)於(yu)維護(hu)、對樣(yang)品(pin)無損，並(bing)更(geng)適(shi)合(he)工業應(ying)用。其快(kuai)速(su)成(cheng)像與(yu)定(ding)量(liang)分(fen)析能(neng)力(li)有助於(yu)實現(xian)註(zhu)漿區域可視化(hua)，為(wei)修復工程(cheng)提供實時(shi)、準(zhun)確(que)的數(shu)據支撐，推(tui)動註(zhu)漿工程(cheng)從“經(jing)驗(yan)驅動"向(xiang)“數(shu)據驅動"轉型(xing)。

三、技術(shu)前(qian)景(jing)與(yu)意義(yi)

低(di)場核磁(ci)共振(zhen)技(ji)術(shu)通過融(rong)合(he)宏觀(guan)力(li)學(xue)行為與微(wei)觀(guan)孔隙結(jie)構演(yan)化(hua)分(fen)析，顯(xian)著(zhu)提升了(le)註(zhu)漿效(xiao)果(guo)評價(jia)的精(jing)度與效(xiao)率(lv)。它不(bu)僅服務於(yu)效(xiao)果(guo)評估(gu)，更(geng)在註(zhu)漿理論(lun)研(yan)究和(he)工藝(yi)開發(fa)階(jie)段(duan)成(cheng)為(wei)關(guan)鍵(jian)工具。

在推進綠色礦山建設(she)和(he)采空區生態治理的(de)背景下，低場核磁(ci)共振(zhen)技(ji)術(shu)將持續(xu)發(fa)揮(hui)其深度支持作(zuo)用，為(wei)煤(mei)礦安全開采與(yu)地(di)下生態保護(hu)提供(gong)堅(jian)實可靠(kao)的(de)科(ke)學(xue)技(ji)術(shu)保(bao)障。