瞬變電磁法在復(fù)盛煤礦探放水中的應(yīng)用

1、瞬變電磁法在復(fù)盛煤礦探放水中的應(yīng)用 作者：鄭玉彬 郭林 岳建新 信長(zhǎng)釗摘要:采用瞬變電磁法(TEM)在河南省新密市境內(nèi)探查一一井煤礦采空區(qū)積水分布情況、斷層等構(gòu)造的含導(dǎo)水性情況及二1煤底板的富水性情況,為礦井防治水工作的合理實(shí)施提供依據(jù)。 關(guān)鍵詞:瞬變電磁法;一一井煤礦;采空區(qū) Abstract: The transient electromagnetic method(TEM)is used in Henan Province Baofeng Shengyuan coal to explore the goaf water distribution. Besides, we could le

2、arn about the water contain in fault. The application of TEM provides scientific basis for water-control. Key words: transient electromagnetic method;YiYi Jing Coal;goaf 鄭煤集團(tuán)(汝州)復(fù)盛礦業(yè)有限責(zé)任公司是鄭煤集團(tuán)一座資源整合礦井,區(qū)內(nèi)老礦井較多,開采時(shí)間較長(zhǎng),對(duì)礦井的安全生產(chǎn)造成極大的隱患。 1瞬變電磁法勘探原理 瞬變電磁法屬于時(shí)間域電磁法,以通電導(dǎo)線為場(chǎng)源,激勵(lì)并探測(cè)目的物感生的二次電流,在脈沖間隙測(cè)量二次場(chǎng)隨時(shí)間的變化

3、響應(yīng),以此判斷地下是否存在多層采空區(qū),具有分辨率高、受地形影響小、工作效率高、靈敏度高、能穿透高阻覆蓋層等優(yōu)點(diǎn)。1 瞬變電磁法(簡(jiǎn)稱TEM)是利用不接地回線或接地線圈向地下發(fā)送脈沖電流,以激勵(lì)探測(cè)目標(biāo)體感應(yīng)二次電磁場(chǎng),脈沖間歇期間,利用線圈或接地電極觀測(cè)二次場(chǎng)隨時(shí)間變化的響應(yīng)。瞬變電磁的基本原理見圖1,工作時(shí),首先給發(fā)射線框供一直流電流,然后突然切斷電源。線框內(nèi)的電流將發(fā)生一個(gè)突變。根據(jù)麥克斯韋電磁理論,發(fā)射機(jī)電流突然降到零的過程中,將在發(fā)射線框附近產(chǎn)生一次脈沖磁場(chǎng),該一次磁場(chǎng)又在地下產(chǎn)生感應(yīng)渦流場(chǎng),并產(chǎn)生衰變的二次磁場(chǎng),隨時(shí)間的推移不斷向下、向外擴(kuò)散。這種變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)交替產(chǎn)生,由近及遠(yuǎn),

4、擴(kuò)散的速度與地下巖層的電阻率有關(guān),不同時(shí)間擴(kuò)散到不同深度。低電阻率地質(zhì)體如導(dǎo)水?dāng)鄬?、富水區(qū)、金屬礦體等能引起較強(qiáng)且衰減慢的二次渦流場(chǎng),而貧水區(qū)等高阻體引起較弱且衰減快的二次場(chǎng)。由于早期信號(hào)反映淺部地電特征,晚期信號(hào)反映較深部地電特征,這就可以達(dá)到測(cè)深的目的。2 2在復(fù)盛煤礦探放水中的應(yīng)用中取得的地質(zhì)成果 本次勘探施工區(qū)域面積約0.2 km2,野外工作采用二維測(cè)網(wǎng)布置為20(m)20(m),即線距20 m,點(diǎn)距20 m,在測(cè)區(qū)范圍內(nèi)共布置測(cè)線23條,每條測(cè)線上坐標(biāo)點(diǎn)不等。檢查點(diǎn)按10%考慮,共設(shè)計(jì)工作量約為454個(gè)物理點(diǎn)。 瞬變電磁勘探施工采用規(guī)則測(cè)網(wǎng)觀測(cè)系統(tǒng),施工方法選擇分辨率高的中心感應(yīng)裝置

5、,采用360 m360 m的單匝回線發(fā)射,有效面積200 m2中心探頭進(jìn)行接受采集,供電電流12安培以上,以每一發(fā)射回線中間1/9面積所包含的測(cè)點(diǎn)范圍內(nèi)施工。 1 2.1視電阻率(ps)擬斷面圖反映特征 7線、8線ps擬斷面圖反映了這兩條測(cè)線剖面電性分布特征(圖2),縱向上視電阻率值有高低高的趨勢(shì),與實(shí)際地質(zhì)層位的電性分布是一致的,從總體上看,斷面圖視電阻率等值線分布變化劇烈,一是因?yàn)椴煽諈^(qū)塌陷造成的地層分布不連續(xù)引起的,二是受高壓線影響造成的。從圖上看,7線在1418號(hào)測(cè)點(diǎn)之間及2731號(hào)測(cè)點(diǎn)之間,8線在1319號(hào)測(cè)點(diǎn)與2731號(hào)測(cè)點(diǎn)之間有低阻異常區(qū)分布。 2.2平面圖反映特征 在視電阻率異

6、常平面圖上,若地層含有相對(duì)低阻富水區(qū)和含、導(dǎo)水構(gòu)造時(shí),電性均勻分布規(guī)律被打破,反映在平面圖上為低阻異常區(qū)呈現(xiàn)視電阻率值減小,等值線扭曲、變形為圈閉或呈密集條帶狀等。在上面的富水異常平面圖上則低阻異常區(qū)更為直觀,表現(xiàn)深灰色。 圖3為二1煤附近視電阻率分布平面。阻異常區(qū)主要有:異常1、異常2和異常3。異常1位于測(cè)區(qū)東南部,大致于715線的1131號(hào)測(cè)點(diǎn)之間,異常分布范圍大,異常強(qiáng)度相對(duì)較強(qiáng),分布區(qū)域煤層底板等高線扭曲、變化劇烈,有大面積采空區(qū)存在;異常2位于測(cè)區(qū)中部,大致在1624線的2328號(hào)測(cè)點(diǎn)之間,異常分布范圍相對(duì)較小,異常強(qiáng)度較弱,也有采空區(qū)分布;異常3位于測(cè)區(qū)西北部井田邊界附近,異常范圍

7、小,異常強(qiáng)度弱,也有采空區(qū)存在。 3評(píng) 價(jià) 3.1異常區(qū)評(píng)價(jià) 異常1在7線15測(cè)線s擬斷面圖上都有分布,在各個(gè)層位異常平面圖上分布都較強(qiáng)。異常1區(qū)域內(nèi)有大面積采空區(qū)分布,但從異常分布形態(tài)、分布特征和采空區(qū)特征看采空積水區(qū)范圍不會(huì)很大,從構(gòu)造上看該區(qū)域有一條較大逆斷層分布,斷層上盤地層推覆在下盤地層之上,造成該區(qū)域地層分布組合相比其他區(qū)域發(fā)生了較大變化,造成斷層帶電性分布大范圍的變化,引起了整個(gè)斷層帶的低阻異常反映。 異常2分布范圍不大,異常強(qiáng)度較弱,在16線23測(cè)線s擬斷面圖上都有分布。異常2區(qū)域內(nèi)有12011工作面采空區(qū)分布,且異常區(qū)域內(nèi)從二1煤底板等高線看變化平穩(wěn)。異常2應(yīng)為12011工作

8、面采空區(qū)局部積水引起的。 異常3位于測(cè)區(qū)西北部,分布范圍不大,異常強(qiáng)度較弱,異常區(qū)域內(nèi)有采空區(qū)分布,且異常區(qū)正好分布于采空區(qū)低洼處,從采掘工程平面圖看地層分布平緩,無其它構(gòu)造分布。所以異常3是采空區(qū)低洼處積水引起的。二1煤下80m的異常4為二1煤底板下局部地層裂隙富造成的。 3.2采空區(qū)積水評(píng)價(jià) 瞬變電磁法對(duì)含、導(dǎo)水構(gòu)造等低阻體反應(yīng)敏感,而不含水的采空區(qū)大多是高阻,所以采用瞬變電磁法可以較為準(zhǔn)確地圈出含水構(gòu)造和積水采空區(qū)的邊界和范圍:異常1無法排除異常區(qū)域內(nèi)局部積水的可能性;異常2應(yīng)為12011工作面采空區(qū)局部積水引起的;異常3是采空區(qū)低洼區(qū)域積水引起的。 4結(jié)論與建議 通過本次電法勘探工作,基本查明了測(cè)區(qū)內(nèi)二1煤層及其頂?shù)装甯凰惓^(qū)、采空積水區(qū)的分布范圍和相對(duì)強(qiáng)度、斷層等構(gòu)造的含導(dǎo)水性等。測(cè)區(qū)內(nèi)共發(fā)現(xiàn)4個(gè)低阻異常區(qū):異常1范圍內(nèi)采空區(qū)局部區(qū)域有積水的可能性;異常2應(yīng)為12011工作面采空區(qū)局部積水引起的;異常3是采空區(qū)低洼處積水引起的;異常4為二1煤底板下局部地層裂隙富造成的。 為保證井下采煤生產(chǎn)的安全,建議加強(qiáng)采掘前礦井水文物探工作,特別是在生產(chǎn)場(chǎng)地接近異常部位時(shí)應(yīng)