礦井瞬變電磁探測(cè)方法的特點(diǎn)與應(yīng)用

1、礦井瞬變電磁探測(cè)方法的特點(diǎn)與應(yīng)用 【摘 要】隨著煤礦綜合機(jī)械化的不斷發(fā)展，對(duì)地質(zhì)工作的要求越來(lái)越高，在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中，綜采工作面內(nèi)的局部小構(gòu)造、含水性等都會(huì)影響煤礦的生產(chǎn)安全，其主要原因是細(xì)微的地質(zhì)構(gòu)造不清楚，傳統(tǒng)的地質(zhì)方法又無(wú)能為力。因此將地面物探移到井下，發(fā)展更適合于礦井特殊條件和工作環(huán)境的勘探方法和技術(shù)，以近距離解決煤礦井下的具體問(wèn)題勢(shì)在必行。礦井瞬變電磁法是目前開(kāi)展井下物探的重要手段之一，它是利用井下各種巖石的電性差異來(lái)完成地質(zhì)任務(wù)的一種物探方法。 【關(guān)鍵詞】瞬變電磁探測(cè)方法；特點(diǎn)；應(yīng)用 一、工程概況 本次瞬變電磁探測(cè)工作分為兩個(gè)部分，第一部分于2011年3月20日完成，在丁62316

2、0采面機(jī)巷內(nèi)布置測(cè)線，探測(cè)采面頂板及煤層富水性情況；第二部分于2011年3月21日完成，在丁623160采面風(fēng)巷內(nèi)布置測(cè)線，探測(cè)采面頂板及煤層富水性情況。本次探測(cè)以丁623160采面頂板富水情況為主要探測(cè)目標(biāo)，采用礦井瞬變電磁（tem）超前探測(cè)技術(shù)，查明異常情況。 二、瞬變電磁探測(cè)方法 1.探測(cè)地球物理?xiàng)l件 從巖性物性差異的角度，一般變化規(guī)律認(rèn)為泥巖、粉砂巖、中砂巖、粗砂巖、礫巖到煤層、灰?guī)r，電阻率逐漸增高，即煤層、灰?guī)r相對(duì)其它巖層為高電阻率阻層，若巖層含水，則隨著其含水率的增加電阻率值減小，因此巖層電阻率發(fā)生變化除與巖層巖性本身有關(guān)外，其含水性也起決定作用，故在灰?guī)r等高阻地層中，地層含水，表

3、現(xiàn)為低電阻率值；相反，則表現(xiàn)高電阻率值。 2.礦井瞬變電磁探測(cè)特點(diǎn) 由于井下特殊施工環(huán)境，礦井瞬變電磁法與地面瞬變電磁法以及其它的礦井物探方法有很大的不同，主要有以下幾方面的特點(diǎn)： （1）受井下巷道施工空間所限，無(wú)法采用地表測(cè)量時(shí)的大線圈（邊長(zhǎng)大于50m）裝置，只能采用邊長(zhǎng)小于3m的多匝小線框，因此與地面瞬變電磁法相比具有測(cè)量設(shè)備輕便，工作效率高，成本低等優(yōu)點(diǎn)，可用于其他礦井物探方法無(wú)法施工的巷道（巷道長(zhǎng)度有限或巷道掘進(jìn)迎頭超前探測(cè)等）； （2）由于采用小線圈測(cè)量，點(diǎn)距更密（一般為220m），體積效應(yīng)降低，橫向分辨率提高，再者測(cè)量裝置靠近目標(biāo)體，異常體感應(yīng)信號(hào)較強(qiáng)，具有較高的探測(cè)靈敏度； 礦井

4、瞬變電磁法同樣面臨全空間電磁場(chǎng)分布的問(wèn)題。因煤層通常為高阻，電磁波易于通過(guò)，所以煤層對(duì)tem來(lái)說(shuō)就沒(méi)有像對(duì)直流電場(chǎng)那樣的屏蔽性，故tem所測(cè)信號(hào)為線框周圍全空間巖石電性的綜合反映。但可利用小線框體積效應(yīng)小、電磁波傳播具有方向性的特點(diǎn)，通過(guò)改變線框平面方向并結(jié)合地質(zhì)資料來(lái)判斷地質(zhì)異常體的空間位置。 三、儀器設(shè)備 本次探測(cè)使用儀器為ycs40（a）型礦井瞬變電磁儀，該礦井瞬變電磁儀對(duì)低阻值充水區(qū)域反映特別靈敏、體積效應(yīng)小、縱橫向分辨率高，且有施工方便、快捷、效率高等優(yōu)點(diǎn)，既可以用于煤礦掘進(jìn)頭前方，也可以用于巷道側(cè)幫、煤層頂、底板等探測(cè)，為煤礦生產(chǎn)過(guò)程中水患防治和導(dǎo)水構(gòu)造的超前預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)提供了有效的技

5、術(shù)手段。針對(duì)探測(cè)目標(biāo)體的深度和范圍，ycs40（a）型礦用瞬變電磁儀具有多套功能參數(shù)設(shè)置，可進(jìn)行針對(duì)性的選擇合適的一套參數(shù)設(shè)置。 四、現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)布置及數(shù)據(jù)采集 本項(xiàng)目于2011年3月20日和2011年3月21日完成數(shù)據(jù)采集工作，主要是探測(cè)丁623160采面頂板的富水情況。在丁623160采面機(jī)巷左幫沿停采線位置到切眼處布置一條測(cè)線，探測(cè)75個(gè)測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)之間間隔10m，每個(gè)測(cè)點(diǎn)探測(cè)3個(gè)方向，分別探測(cè)丁623160采面機(jī)巷左幫正上方頂板、斜上45頂板和順層的富水情況，共采集225組數(shù)據(jù)；在丁623160采面風(fēng)巷右?guī)脱厝P位置到切眼處布置一條測(cè)線，探測(cè)73個(gè)測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)之間間隔10m，每個(gè)測(cè)點(diǎn)也探測(cè)3

6、個(gè)方向，分別探測(cè)丁623160采面風(fēng)巷右?guī)驼戏巾敯濉⑿鄙?5頂板和順層的富水情況，共采集219組數(shù)據(jù)。 五、數(shù)據(jù)處理 1.礦井瞬變電磁數(shù)據(jù)處理結(jié)果 2.結(jié)果分析 1）從本次礦井瞬變電磁探測(cè)的晚期視電阻率結(jié)果對(duì)比分析可以看出，丁6-23160采面上方頂板及煤層晚期視電阻率大體上呈南高北低、東高西低的趨勢(shì)。圖5-1為23160采面機(jī)、風(fēng)巷正上方晚期視電阻率計(jì)算結(jié)果，相比其他整體阻值偏低，因此，可以判定，23160工作面頂板方向?yàn)橄鄬?duì)富水性較強(qiáng)。由于23160工作面上方可能被小窯破壞，因此，需要在開(kāi)采時(shí)密切注意頂板的淋水情況。 2）在23160工作面機(jī)巷多處出現(xiàn)淋水點(diǎn)，其具體位置如圖5所示。在判斷

7、其他異常區(qū)時(shí)可以參照淋水區(qū)的視阻值。在23160工作面開(kāi)切眼處阻值偏低，與淋水位置處的阻值基本相同，造成阻值異常的原因可能為開(kāi)切眼右側(cè)受一水平丁七采空區(qū)及小窯影響，而顯現(xiàn)富水性相對(duì)較強(qiáng)的結(jié)果。在判斷時(shí)，需要考慮一水平丁七采空區(qū)的排水情況，是否有積水及積水量的大小。 3）在煤層中的阻值分布較為穩(wěn)定無(wú)顯著異常。 綜上所述，瞬變分析結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研的結(jié)果較為吻合，問(wèn)題集中在三個(gè)區(qū)域，一是開(kāi)切眼及開(kāi)切眼右側(cè)區(qū)域，二是頂板淋水區(qū)，三是向斜軸區(qū)域。瞬變探測(cè)結(jié)果無(wú)法確定水量大小，需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際觀測(cè)分析，防患于未然。 六、建議 1.調(diào)研一水平丁七采空區(qū)的排水情況，及是否有積水，是否對(duì)23160工作面造成突水隱

8、患。分析論證，并進(jìn)行必要的鉆探驗(yàn)證。 2.在23160工作面開(kāi)采時(shí)，尤其在直接頂?shù)某醮慰迓淦陂g，安排專職人員密切注意工作面的淋水情況。主要考慮到工作面回采過(guò)程中直接頂?shù)某醮慰迓浜屠享敵醮蝸?lái)壓導(dǎo)致頂板裂隙與采空區(qū)、小窯溝通，造成透水事故。 3.在23160工作面老頂初次來(lái)壓期間，也應(yīng)安排專職工作人員，密切注意工作面機(jī)巷和風(fēng)巷的淋水情況，加強(qiáng)頂板淋水區(qū)的觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)和技術(shù)部門溝通。 4.在向斜軸附近安置排水泵，以防突發(fā)災(zāi)害。同時(shí)，發(fā)現(xiàn)水文異常，應(yīng)及時(shí)通知相關(guān)技術(shù)人員，以便采取相應(yīng)的處理措施。 參考文獻(xiàn) 1李曉路.電磁探測(cè)的晚期視電阻率結(jié)果對(duì)比分析及施工法j.山西建筑，2010（1）. 2丁笑影，郭建.礦井瞬變電磁法與地面瞬變電磁法