201回采工作面瞬變電磁法探測(cè)成果報(bào)告回采工作面

201回采工作畫瞬變電磁法探測(cè)成果報(bào)告回采工作面地質(zhì)勘查公司xxx一年五月工程名稱：霍州煤電集團(tuán)河津騰暉煤業(yè)有限責(zé)任公司201回采工作面井下瞬變電磁探測(cè)成果報(bào)告項(xiàng)目負(fù)責(zé)：技術(shù)負(fù)責(zé)：編寫：審核：總工程師：編寫單位：山東泰山地質(zhì)勘查公司日期：2021.05目錄第1章概況11.1目的與任務(wù)11.2執(zhí)行規(guī)范11.3位置和交通2第2章地質(zhì)及地球物理特征42.1地質(zhì)4水文地質(zhì)

72.3101011121313151718201212122242425262929地球物理特征8第3章井下巖層含水性探測(cè)技術(shù)3.1高密度直流電阻率探測(cè)法3.2工作面直流電透視法3.3礦井瞬變電磁法第4章礦井瞬變電磁法技術(shù)方法4.1瞬變電磁法基本原理4.2礦井瞬變電磁法原理PROTEM47礦井瞬變電磁儀礦井瞬變電磁法探測(cè)方法第5章回采工作面瞬變電磁探水技術(shù)方案5.1觀測(cè)技術(shù)方案5.2現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)實(shí)際情況第6章資料處理與解釋6.1瞬變電磁法數(shù)據(jù)處理和解釋系統(tǒng)資料處理資料解釋第7章結(jié)論與建議7.1結(jié)論7.2存在問(wèn)題

297.3建議30第1章概況根據(jù)霍煤電紀(jì)要[2021]235號(hào)文的安排，山東泰山地質(zhì)勘查公司負(fù)責(zé)鄉(xiāng)寧、河津區(qū)域整合礦井的井下物探技術(shù)服務(wù)工作?；糁菝弘娂瘓F(tuán)河津騰暉煤業(yè)有限責(zé)任公司在201回采面開(kāi)掘的過(guò)程中，依據(jù)防治水規(guī)范“預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、有疑必探、先探后掘、先治后采”的原則要求，委托山東泰山地質(zhì)勘查公司開(kāi)展井下瞬變電磁超前探測(cè)工作。利用礦井瞬變電磁法超前探測(cè)巷道掘進(jìn)迎頭前方的地質(zhì)構(gòu)造及其含水性，在煤礦安全生產(chǎn)中發(fā)揮了極其重要的作用。隨著開(kāi)采工藝和技術(shù)的不斷發(fā)展提高，對(duì)巷道前方巖層和地質(zhì)構(gòu)造的含水性探測(cè)精度要求越來(lái)越高。特別是當(dāng)前綜采放頂煤開(kāi)采技術(shù)的推廣應(yīng)用，這方面的地質(zhì)要求更高。巖層的含水性一般探測(cè)方法有直流電法、電磁法等，探測(cè)方式可以是在地面探測(cè)，也可以是在井下探測(cè)。地面探測(cè)以直流電法、大地電磁法、瞬變電磁法為主；井下探測(cè)以直流電法、音頻電透視法、礦井瞬變電磁法為主。近幾年來(lái)，隨著礦井物探技術(shù)的發(fā)展和提高，礦井瞬變電磁法在礦井巖層的含水性探測(cè)方面發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，由于采用小線圈測(cè)量，降低體積效應(yīng)的影響，提高勘探分辨率，特別是橫向分辨率，另外，井下測(cè)量裝置距離異常體更近，大大提高測(cè)量信號(hào)的信噪比。本項(xiàng)目利用礦井瞬變電磁法對(duì)巷道頂板、側(cè)幫以及巷道迎頭前方巖層或地質(zhì)構(gòu)造及其含水性進(jìn)行精細(xì)探測(cè)，力爭(zhēng)滿足高產(chǎn)高效生產(chǎn)的要求。我單位于2021年5月10-11日，在霍州煤電集團(tuán)河津騰暉煤業(yè)有限責(zé)任公司201回采面開(kāi)展了瞬變電磁法探測(cè)工作，當(dāng)日結(jié)束井下探測(cè)施工，隨即轉(zhuǎn)入資料的處理過(guò)程。1.1目的與任務(wù)目的與任務(wù)：（1）201回采面下覆巖層富水性；（2）201回采面設(shè)計(jì)切眼方位位置進(jìn)行超前探測(cè)；（3）201回采面?zhèn)葞筒煽諈^(qū)邊界；1.2執(zhí)行規(guī)范（1）《煤炭電法勘探規(guī)范》MT/T898-2000（2）《地面瞬變電磁法技術(shù)規(guī)程》DZ/T0187-19971.3位置和交通1位置騰輝煤業(yè)有限責(zé)任公司位于鄉(xiāng)寧縣棗嶺鄉(xiāng)店溝村西，行政區(qū)劃屬于鄉(xiāng)寧縣棗嶺鄉(xiāng)管轄，地理坐標(biāo)為；東經(jīng)：110°34'48"?110°37'05"，北緯：35°46'22"?35。47'11"，井田范圍由以下5個(gè)坐標(biāo)拐點(diǎn)連線圈定，見(jiàn)井田范圍拐點(diǎn)坐標(biāo)表1-1:表1-1井田范圍拐點(diǎn)坐標(biāo)西安80坐標(biāo)系北京54坐標(biāo)系拐點(diǎn)XY拐點(diǎn)XY13961950.2619461970.41139620001946204023961950.2719464430.44239620001946450033961550.28339616001946548043960440.26439604901946464053960990.2619463260.435396104019463330井田面積為2.8433km2,批準(zhǔn)開(kāi)采2號(hào)、10號(hào)煤層，礦井批準(zhǔn)生產(chǎn)能力為60萬(wàn)t/a，開(kāi)采深度620m至250m，開(kāi)采方式為地下開(kāi)采。2交通井田位于河津市北西約34km，位于鄉(xiāng)寧縣南西22km處，井田東側(cè)約3km有鄉(xiāng)寧?河津公路通過(guò)，至河津市與侯（馬）?西（安）公路相連。東南距侯（馬）?西（安）線鐵路禹門口站約18km，禹門口隔黃河與陜西省韓城市相望，黃河邊碼頭水運(yùn)及鐵路、公路均通往全國(guó)各地，交通較便利（見(jiàn)交通位置）。圖1.1交通位置圖第2章地質(zhì)及地球物理特征2.1地質(zhì)2.1.1地層本井田位于河?xùn)|煤田鄉(xiāng)寧國(guó)家規(guī)劃礦區(qū)南部，井田內(nèi)被新生界地層大面積覆蓋。僅在溝谷中或半坡出露有二疊系上統(tǒng)上石盒子組地層。井田內(nèi)由老至新發(fā)育有奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組（O2s）、峰峰組（O2f）；石炭系中統(tǒng)本溪組（C2b）、上統(tǒng)太原組（C3t）；二疊系下統(tǒng)山西組（P1s）、下石盒子組（P1x）、上統(tǒng)上石盒子組（P2s）以及第四系中、上更新統(tǒng)（Q2+3））和全新統(tǒng)（Q4）地層。井田內(nèi)地層層序、厚度、巖性及其變化情況由老至新簡(jiǎn)述如下：（一）奧陶系（O）1、中統(tǒng)上馬家溝組（O2s）巖性上部為深灰色石灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r，夾薄層角礫狀泥灰?guī)r；中部為深灰色豹皮狀灰?guī)r、厚層狀石灰?guī)r；下部為角礫狀泥灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r，局部夾有石膏，揭露厚度130.00m，與下馬家溝組地層呈整合接觸。2、中統(tǒng)峰峰組（O2f）：底部為泥質(zhì)灰?guī)r夾薄層石膏帶，下部為角礫狀泥質(zhì)白云巖、角礫狀泥灰?guī)r，中部為灰黃色厚層狀泥灰?guī)r夾豹皮狀灰?guī)r，裂隙發(fā)育，為方解石脈充填，上部為深灰色厚層狀石灰?guī)r夾灰黃、灰色白云質(zhì)泥巖，與下伏地層整合接觸，本組平均厚度120.00m。（二）石炭系（C）1、中統(tǒng)本溪組（C2b）主要由淺灰、灰色砂質(zhì)泥巖、泥巖、鋁質(zhì)泥巖組成，僅在303號(hào)孔見(jiàn)有12號(hào)煤層，為不可采煤層。底部為山西式鐵礦及薄層鋁土礦。平行不整合于奧陶系灰?guī)r侵蝕面之上，沉積厚度受奧灰侵蝕基準(zhǔn)面控制，厚度相差較大。厚度7.36?24.65m，平均17.14m。2、上統(tǒng)太原組（C3t）由淺灰色中細(xì)粒砂巖，深灰、灰黑色砂質(zhì)泥巖、泥巖，深灰色石灰?guī)r及煤層組成。石灰?guī)r為區(qū)內(nèi)良好標(biāo)志層，共發(fā)育有4層，分別是K4、K3、K2上、K2，全區(qū)穩(wěn)定，在區(qū)內(nèi)東北部K4、K3合并變厚，在區(qū)內(nèi)西部K2上、巧有合并變厚現(xiàn)象。本組含煤5層，自上而下編號(hào)分別為6、7、8、9、10號(hào)等5層煤，其中只有10號(hào)煤為層位穩(wěn)定的全井田可采煤層，7號(hào)煤僅在302號(hào)鉆孔見(jiàn)有可采點(diǎn)，厚0.87m，均構(gòu)不成具有工業(yè)價(jià)值的可采區(qū)塊。本組為主要含煤地層，厚38.30?58.65m，平均46.09m。與下伏地層呈整合接觸系。（三）二疊系（P）1、下統(tǒng)山西組（P1s）由灰?灰白色中細(xì)粒砂巖及深灰、灰黑色砂質(zhì)泥巖、泥巖和煤層組成，為本井田主要含煤地層。煤自上而下編號(hào)為2、3號(hào)共2層煤，據(jù)本次利用的九個(gè)鉆孔揭露，2號(hào)煤層為井田內(nèi)主要可采煤層，其余煤層均不可采。底部砂巖K7砂巖，厚0.55?3.45m，平均2.32m，為灰白色中細(xì)砂巖，局部相變?yōu)榉凵皫r，連續(xù)沉積于太原組之上。全組厚22.55?44.50m，平均32.84m左右。與下伏地層呈整合接觸關(guān)系。2、下統(tǒng)下石盒子組（P1x）與下伏山西組整合接觸，巖性主要由灰、灰綠?黃綠色，局部為紫紅色泥巖、砂質(zhì)泥巖、鋁質(zhì)泥巖及灰白色中細(xì)粒砂巖組成，該組厚度116.90?146.15m,平均126.52m。本組上部為一層灰色、深灰色泥巖，具紫紅色色斑，含鐵質(zhì)鮞粒且不均勻，顏色鮮艷，故稱為桃花泥巖。為區(qū)內(nèi)良好標(biāo)志層，本組下部含煤1?2層，均不可采，與下伏山西組地層連續(xù)沉積。底部為K8砂巖，為淺灰色、灰白色中細(xì)粒砂巖，鈣質(zhì)膠結(jié)，中厚層狀，具交錯(cuò)層理，局部順層富集云母碎片。3、上統(tǒng)上石盒子組（P2s）:井田內(nèi)本組地層上部多被剝蝕，井田內(nèi)局部出露本組的下部及中部地層，大部分被新生界第四系地層覆蓋。本組地層在井田內(nèi)殘留厚度為181.55?275.20m，平均248.69m，與下石盒子組地層連續(xù)沉積。由灰綠色中細(xì)粒砂巖，灰紫、灰綠色砂質(zhì)泥巖、泥巖組成。砂巖厚度變化較大，一般呈透鏡狀。下部以黃綠色中?粗粒砂巖為主，夾黃褐色、暗紫色砂質(zhì)泥巖及泥巖條帶，偶見(jiàn)夾灰黑色砂質(zhì)泥巖薄層。（四）第四系（Q）1、中、上更新統(tǒng)（Q2+3）下部為淺灰、紅黃色亞砂土、亞粘土、粘土夾棕色古土壤數(shù)層以及鈣質(zhì)結(jié)核層。上部為灰黃、土黃色亞砂土、粉砂質(zhì)土，局部含鈣質(zhì)結(jié)核。紅黃土層垂直節(jié)理發(fā)育。厚14.75?171.70m，平均58.68m，與下伏地層呈角度不整合接觸關(guān)系。2、全新統(tǒng)（Q4）為近代沖積、洪積、坡積物，分布在各大溝谷及山坡處，由土黃、淡紅色亞砂土、砂土及淺灰色砂、礫石層等組成。分布在溝谷中與下伏地層呈角度不整合接觸關(guān)系。厚0?8.00m,平均1.00m,與下伏地層呈角度不整合接觸關(guān)系。2.1.2含煤地層井田內(nèi)主要含煤地層為上石炭統(tǒng)太原組（C3t）和下二疊統(tǒng)山西組（P1s）分述如下：（一）石炭系上統(tǒng)太原組（C3t）本組厚38.30?58.65m，平均46.09m,為一套海陸交互相含煤地層。由深灰?灰黑色砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖、煤層及石灰?guī)r組成。其中含煤1?5層，所含煤層自上而下編號(hào)為6、7、8、9、、10,其中10號(hào)煤層全區(qū)可采；7煤層層位較穩(wěn)定，井田范圍內(nèi)僅是在302號(hào)孔見(jiàn)有一個(gè)可采點(diǎn)，煤層厚度0.87m，為不可采煤層。8、9號(hào)煤層層位較穩(wěn)定，均為不可采煤層。本組地層含石灰?guī)r或泥灰?guī)r3?4層，底部灰白灰色K1砂巖與下伏本溪組地層整合接觸。根據(jù)巖性特征分為三段：（1）太原組下段（C3t1）：K1石英砂巖底至K2石灰?guī)r底。厚度6.10?28.47m，平均厚度21.10m。底部為K1石英砂巖，灰及灰白色、石英質(zhì)中?粗粒結(jié)構(gòu)，局部為粗粒砂巖，基底式鈣質(zhì)膠結(jié)，分選較好，夾薄層泥巖條帶呈紊亂波狀層理，厚度變化較大，為太原組與本溪組分界標(biāo)志層。下部以中細(xì)粒砂巖為主，上部由泥巖、粉砂巖和10號(hào)煤層組成。頂部10號(hào)煤層為主要穩(wěn)定可采煤層，厚度1.92?4.85m平均3.60m,為全井田可采煤層。太原組中段(C3t2)K2石灰?guī)r底至K4石灰?guī)r頂，厚16.90?29.20m，平均厚度22.56m。由三層石灰?guī)r(K2、K3、K4)和泥巖、粉砂巖夾不可采煤層7、8、9號(hào)煤層組成。本段底部K2石灰?guī)r一般為10號(hào)煤層頂板，厚度3.40?9.80m,巖性為深灰色、黑灰色厚層狀生物碎屑石灰?guī)r，一般上分層含燧石條帶1?2層，中夾泥巖和不穩(wěn)定薄煤層9號(hào)，厚度0?0.45m，平均0.36m。上分層含泥質(zhì)較多。K2石灰?guī)r與K3石灰?guī)r間，厚度1.20?6.67m，平均厚度3.14m，其巖性一般為泥巖、粉砂巖夾不可采煤層8號(hào)，厚度0?0.65m，平均0.38m。K3石灰?guī)r一般為8號(hào)煤層頂板，巖性為灰黑色、厚層含生物碎屑石灰?guī)r，厚度0.96?6.84m，平均厚度2.98m，發(fā)育較穩(wěn)定。K3、K4石灰?guī)r間，厚0.50?4.60m，平均厚度1.61m。巖性一般為泥巖、砂質(zhì)泥巖，夾不可采煤層7號(hào)，厚0?0.87m，平均厚度0.57m。K4石灰?guī)r為7號(hào)煤層頂板。巖性為黑灰色、厚層狀生物碎屑石灰?guī)r，厚2.72?6.19m，平均厚度4.60m，發(fā)育穩(wěn)定。太原組上段(C3t3)K4石灰?guī)r頂至K7砂巖底。厚度1.60?4.57m，平均厚度2.43m。巖性主要為深灰色、黑灰色泥巖、粉砂巖及薄層狀細(xì)砂巖，局部夾不可采煤層6號(hào)；頂部為黑灰色薄層狀鈣質(zhì)泥巖，一般含球狀菱鐵礦結(jié)核，局部富集成層，作為太原組與山西組分界的輔助巖性標(biāo)志。（二）二疊系下統(tǒng)山西組（Pls）本組為一套陸相含煤巖系，巖性主要為灰、深灰色、灰黑色粉砂巖、砂巖、泥巖和煤。厚22.55?44.50m，平均為32.84m。含煤2層，其中2號(hào)為穩(wěn)定煤層，厚度4.88?7.47m，平均5.94m，全區(qū)可采，其余煤層均不可采。以?砂巖與下伏太原組整合接觸。與下伏太原組相比，本組內(nèi)無(wú)石灰?guī)r，多砂巖，色略淺，交錯(cuò)層理發(fā)育，植物化石豐富為其特點(diǎn)。K7砂巖，為一層中細(xì)粒砂巖，成分以石英為主，長(zhǎng)石及黑色礦物次之，緩波狀及脈狀層理，鈣質(zhì)膠結(jié)，厚度0.55?3.45m，平均厚度2.32m。本組下部以泥巖，粉砂巖為主，間夾不穩(wěn)定薄煤層3號(hào)煤。一般K7砂巖頂?shù)?號(hào)煤層間距2m左右，最大為6.60m。上部以灰色，黑灰色砂質(zhì)泥巖、泥巖及2號(hào)煤層為主。2號(hào)為穩(wěn)定煤層，全區(qū)可采，厚度4.88?7.47m，平均厚度5.94m。水文地質(zhì)1主要含水層井田內(nèi)的含水巖組主要有碳酸鹽巖類巖溶裂隙含水巖組、碎屑巖夾碳酸鹽巖類裂隙含水巖組、碎屑巖類裂隙含水巖組及松散巖類孔隙含水巖組等四種基本類型?，F(xiàn)分述如下：碳酸鹽巖類巖溶裂隙含水巖組主要為奧陶系上馬家溝組、峰峰組灰?guī)r，是煤系地層之基底，埋于井田深部，巖性為海相厚層狀石灰?guī)r，主要成分為碳酸鈣，容易被水所侵蝕溶解而形成溶洞。據(jù)S401水文地質(zhì)鉆孔資料，靜止水位標(biāo)高454.487m。本區(qū)奧灰水水流緩慢，水力坡度小，推測(cè)井田內(nèi)奧灰水水位標(biāo)高約454?456m，2號(hào)、10號(hào)煤層底板標(biāo)高低于奧灰水水位標(biāo)高，該礦為帶壓開(kāi)采礦井，但本井田奧灰水富水性弱，應(yīng)引起煤礦的高度重視。碎屑巖夾碳酸鹽巖類裂隙含水巖組分布于全井田，為巖溶裂隙含水層，該組地層井田內(nèi)厚約38.30?58.65m，平均厚46.09m，除砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖外，有三層發(fā)育良好且易被水溶解的海相石灰?guī)r(K2、K3、K4)，含水層厚度15.03m?24.26m，富水性弱，根據(jù)海圣煤礦施工的水文孔S的抽水試驗(yàn)資料，靜止水位埋深168.25m，水位標(biāo)高504.95m，含水層厚度24.26m，水位降深：87.43m。S401水文孔抽水資料，靜止水位埋深285.29m，水位標(biāo)高502.877m，水位降深71.28m。碎屑巖類裂隙含水巖組主要為K7、K8、K10三層砂巖含水層及層間砂巖裂隙水為層間裂隙水，其富水性視巖層裂隙發(fā)育程度，補(bǔ)給條而異，富水性弱。根據(jù)水文孔S401山西組的抽水試驗(yàn)資料，水位降深：21.76m。其補(bǔ)給來(lái)源為大氣降水，是2號(hào)煤層的直接充水來(lái)源。松散巖類孔隙含水巖組主要分布于井田內(nèi)較大的溝谷中，厚度0?10m，巖性主要為現(xiàn)代沖洪積物。富水性弱。水位埋藏深度淺，補(bǔ)給來(lái)源主要為大氣降水及季節(jié)性河流的滲透補(bǔ)給，受季節(jié)影響較大。2.2.2隔水層特征井田內(nèi)的隔水層主要為中石炭統(tǒng)本溪組泥巖隔水層及碎屑巖類含水巖組的層間隔水層。本溪組隔水層：厚度約7.36m?24.65m，平均厚17.14m，巖性由鋁土質(zhì)泥巖、砂質(zhì)泥巖、粘土巖組成，巖性致密、細(xì)膩，井田內(nèi)連續(xù)穩(wěn)定，隔水性能好，與井田內(nèi)10號(hào)煤下部太原組地層一起構(gòu)成良好的隔水層。碎屑巖類層間隔水層：由泥巖、砂質(zhì)泥巖組成，分布于各類含水層砂巖、灰?guī)r之間，在垂向上含、隔水層組合成平行復(fù)合結(jié)構(gòu)，含、隔水層處于分散間隔狀態(tài)，含水層間的水力聯(lián)系被其間的隔水層所隔，形成獨(dú)立的含水體系，地表溝谷切割處常沿隔水層頂板出露小泉水。2.3地球物理特征本次201回采工作面探測(cè)工作采用PROTEM47瞬變電磁儀，為時(shí)間域瞬變場(chǎng)電磁測(cè)深法。由于在階躍脈沖作用下，良導(dǎo)地層中產(chǎn)生的瞬變渦流電磁場(chǎng)持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，在沉積巖地層內(nèi)尋找和確定良導(dǎo)地層空間狀態(tài)時(shí)本法可以給出較好的地質(zhì)效果，為此主要討論地層的電性特征。201回采工作面底板巖層主要為泥巖、砂巖、灰?guī)r，威脅煤層安全開(kāi)采的主要含水層為灰?guī)r巖含水層，當(dāng)巖層裂隙發(fā)育，結(jié)構(gòu)破碎且不含水時(shí)將呈現(xiàn)比正常巖層電阻率高的電性特征；若裂隙、構(gòu)造破碎帶中含礦井水，由于礦井水的礦化度較高，測(cè)量電阻率值將明顯低于正常巖層的電阻率，呈現(xiàn)低電阻率異常特征，其低阻異常程度取決于巖層中富水程度。在斷層發(fā)育區(qū)，斷層破碎帶與正常地層在電性上具有明顯差異，當(dāng)斷層破碎帶不含水時(shí)，將呈現(xiàn)高電阻率特征，而當(dāng)斷層破碎帶含水時(shí)，將呈現(xiàn)出低電阻率特征。據(jù)此，通過(guò)瞬變電磁測(cè)深法探測(cè)煤層頂?shù)装鍘r層及采空區(qū)電阻率及其變化，可以判定巖層的結(jié)構(gòu)狀態(tài)和富水性，這是本次瞬變電磁法探測(cè)巖層富水性的物理前提。第3章井下巖層含水性探測(cè)技術(shù)由于礦井突水是威脅煤礦安全生產(chǎn)的自然災(zāi)害之一，因此礦井水防治一直是煤礦安全的一個(gè)重點(diǎn)研究方向。而做好礦井防治水工作的基礎(chǔ)性內(nèi)容就是要探明威脅生產(chǎn)安全的地下水賦存情況。礦井水探測(cè)有其顯著的特點(diǎn)，一是礦井水的礦化度一般較高，故在物性上表現(xiàn)出電阻率低的特點(diǎn)；二是井下探測(cè)時(shí)距離含水層目標(biāo)體較近，探測(cè)的準(zhǔn)確性高，但因井下觀測(cè)空間的限制，探測(cè)范圍受到明顯的影響。對(duì)此，圍繞礦井水探測(cè)的特殊性，國(guó)內(nèi)外一些知名地球物理勘探公司、研究機(jī)構(gòu)和高等院校在探測(cè)方法和探測(cè)儀器方面做了大量的研究工作，形成了適應(yīng)井下礦井水探測(cè)的物探技術(shù)，從探測(cè)儀器的數(shù)據(jù)采集技術(shù)到數(shù)據(jù)處理技術(shù)均取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，探測(cè)的地質(zhì)效果大大提高。目前井下礦井水物探方法主要有：高密度直流電阻率探測(cè)法、工作面直流電透視法、礦井瞬變電磁法。3.1高密度直流電阻率探測(cè)法圖3.1高密電法裝置測(cè)量裝置圖（a）溫納裝置；（b）偶極；（c）微分裝置高密度電阻率法是由日本地質(zhì)計(jì)測(cè)株式會(huì)社提出來(lái)的，其測(cè)量裝置如圖2.1所示。原理上屬電阻率法的范疇，但與常規(guī)的電阻率法相比設(shè)置了較高的測(cè)點(diǎn)密度，在測(cè)量方法上采取了一些有效地設(shè)計(jì)，使得數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)有較高的精度和較強(qiáng)的抗干擾能力，并可獲得較為豐富的地電信息。高密度電阻率法既能提供地下地質(zhì)體某一深度沿水平方向巖性的變化情況，也能反映鉛垂方向巖性變化情況。一次可完成縱、橫二維的探測(cè)過(guò)程，所以觀測(cè)精度高，采集的數(shù)據(jù)可靠，是礦井水探測(cè)的主要方法之一。但確存在以下問(wèn)題：（1）只能探測(cè)觀測(cè)剖面一定深度范圍內(nèi)的地質(zhì)情況，對(duì)在井下巷道內(nèi)觀測(cè)而言，只能探測(cè)巷道底板或頂板一定深度范圍的含水層的含水性，而無(wú)法探測(cè)整個(gè)工作面底板或頂板含水層富水分布情況；（2）易受巷道底板伏煤或頂板殘煤高阻屏蔽的影響，特別是放頂煤開(kāi)采，殘煤厚度大，屏蔽作用明顯，探測(cè)效果差；（3）受裝置方式的限制，在巷道兩端存在較大范圍的探測(cè)盲區(qū)（圖3.2）。圖3.2測(cè)量點(diǎn)和深度記錄點(diǎn)圖3.2工作面直流電透視法圖3.3直流電透視法工作原理示意圖在工作面的一條巷道內(nèi)布置供電電極A和B，向底板或頂板供電，在地下巖層中建立穩(wěn)定電流場(chǎng)。在工作面的另一條巷道內(nèi)布置測(cè)量電極M和N,測(cè)量?jī)牲c(diǎn)的電位差，并計(jì)算視電阻率。若工作面內(nèi)底板或頂板存在低阻異常體，視電阻率就會(huì)有所反映。工作方法如圖3.3所示，應(yīng)用定點(diǎn)交會(huì)法進(jìn)行測(cè)量，所謂定點(diǎn)，就是固定供電電極A和B，保持測(cè)量電極M和N間的距離不變，以一定的間隔同時(shí)移動(dòng)M和N，每移動(dòng)一次，測(cè)量一次電位差，得到一個(gè)視電阻率。這樣就形成了以01為圓心，0102為半徑的扇型區(qū)域。保持供電電極A和B間的距離不變，以一定的間隔同時(shí)移動(dòng)A和B（也就是把01移到下一個(gè)位置固定），測(cè)量電極M和N重復(fù)上一次的工作，這樣又得到以新固定的01為圓心，0102為半徑的扇型區(qū)域。當(dāng)01在一條巷道內(nèi)把設(shè)計(jì)的所有位置都覆蓋一遍，單邊測(cè)量結(jié)束。把供電電極AB和測(cè)量電極MN互換，按上述的方法再測(cè)量一遍，完成另一邊的測(cè)量。這種方法存在的主要問(wèn)題是：（1）探測(cè)深度范圍小；（2）由于采用偶極測(cè)量方式，當(dāng)工作面尺度較大時(shí)電位差很小，測(cè)量精度較低；（3）與高密度電阻率法一樣，受巷道底板伏煤或頂板殘煤高阻屏蔽的影響大，放頂煤開(kāi)采時(shí)，頂板巖層含水性探測(cè)效果差。3.3礦井瞬變電磁法瞬變電磁法（簡(jiǎn)稱TEM）以接地導(dǎo)線或不接地回線通以脈沖電流作為場(chǎng)源，以激勵(lì)探測(cè)目的物感生二次電流，在脈沖間隙測(cè)量二次場(chǎng)隨時(shí)間變化的響應(yīng)。二次場(chǎng)從產(chǎn)生到結(jié)束的時(shí)間是短暫的，這就是“瞬變”名詞的由來(lái)。TEM觀測(cè)是在脈沖間隙中進(jìn)行，不存在一次場(chǎng)的干擾，這稱之為時(shí)間上的可分性；另外，脈沖是多頻率的合成，不同延時(shí)觀測(cè)的主要頻率成份不同，相應(yīng)時(shí)間的場(chǎng)在地層中的傳播速度也不同，從而探測(cè)深度也就不同，這稱之為空間上的可分性。由于上述兩種可分性，TEM具有如下特點(diǎn)：（1）斷電后觀測(cè)純二次場(chǎng)，可以進(jìn)行近區(qū)觀測(cè)，減少旁側(cè)影響，增強(qiáng)電性分辨能力；（2）可以用加大發(fā)射功率的方法增強(qiáng)二次場(chǎng)，提高信噪比，從而增加勘探深度；（3）穿透高阻層能力強(qiáng)及人工源方法能有效壓制隨機(jī)干擾；（4）通過(guò)多次脈沖激發(fā)，場(chǎng)的重復(fù)測(cè)量疊加和空間域擬地震的多次覆蓋技術(shù)的應(yīng)用，大大提高了信噪比和觀測(cè)精度；（5）可通過(guò)選擇不同的時(shí)間窗口進(jìn)行觀測(cè)，有效地壓制地質(zhì)噪聲，獲得不同的勘探深度；（6）發(fā)射和接收線圈點(diǎn)位、方位調(diào)整方便，可以測(cè)量不同方向的地電信息，且測(cè)地工作簡(jiǎn)單，工效高；（7）剖面測(cè)量與測(cè)深同時(shí)完成，提供了更多有用的信息，減少了多解性。由于這些特點(diǎn)伴隨儀器的數(shù)字化智能化以及數(shù)學(xué)模型正反演計(jì)算的應(yīng)用，可以解決的地質(zhì)問(wèn)題相應(yīng)擴(kuò)大，主要有：水文與工程地質(zhì)調(diào)查、礦產(chǎn)勘探、構(gòu)造勘探、環(huán)境調(diào)查與監(jiān)測(cè)等。第4章礦井瞬變電磁法技術(shù)方法4.1瞬變電磁法基本原理瞬變電磁法或稱時(shí)間域電磁法（Timedomainelectromagicmethods），簡(jiǎn)稱TEM，它是利用不接地回線或接地線源向地下發(fā)射一次脈沖磁場(chǎng)，在一次脈沖磁場(chǎng)間歇期間，利用線圈或接地電極觀測(cè)二次渦流場(chǎng)的方法。簡(jiǎn)單地說(shuō)，瞬變電磁法的基本原理就是電磁感應(yīng)定律。其基本工作方法是：于地面或空中設(shè)置通以一定波形電流的發(fā)射線圈，從而在其周圍空間產(chǎn)生一次電磁場(chǎng)，并在地下導(dǎo)電巖礦體中產(chǎn)生感應(yīng)電流，斷電后，感應(yīng)電流由于熱損耗而隨時(shí)間衰減。衰減過(guò)程一般分為早、中和晚期。早期的電磁場(chǎng)相當(dāng)于頻率域中的高頻成分，衰減快，趨膚深度小，而晚期成分則相當(dāng)于頻率域中的低頻成分，衰減慢，趨膚深度大。通過(guò)測(cè)量斷電后各個(gè)時(shí)間段的二次場(chǎng)隨時(shí)間變化規(guī)律，可得到不同深度的地電特征。在電導(dǎo)率為。，磁導(dǎo)率為U0的均勻各相同性大地表面附設(shè)面積為S的矩形發(fā)射線圈，在回線中供以的階躍脈沖電流。在電流斷開(kāi)之前，發(fā)射電流在回線周圍的大地和空間建立起一穩(wěn)定的磁場(chǎng)。在t=0時(shí)刻，將電流突然斷開(kāi)，由該電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)也立即消失。一次場(chǎng)的這一劇烈變化通過(guò)空氣和地下導(dǎo)電介質(zhì)傳至回線周圍的大地中，并在大地中激發(fā)出感應(yīng)電流以維持發(fā)射電流斷開(kāi)之前存在的磁場(chǎng)，使空間磁場(chǎng)不會(huì)立即消失。由于介質(zhì)的歐姆損耗，這一感應(yīng)電流將會(huì)迅速衰減，這種迅速衰減的磁場(chǎng)又在其周圍的地下介質(zhì)中感應(yīng)出新的強(qiáng)度更弱的渦流，這一過(guò)程場(chǎng)繼續(xù)下去，直至大地的歐姆損耗將能量消耗完為止。這便是大地中的瞬變電磁過(guò)程場(chǎng)，伴隨這一過(guò)程場(chǎng)存在的電磁場(chǎng)就是大地的瞬變電磁場(chǎng)。圖4.1為瞬變電磁法（TEM）的瞬態(tài)過(guò)程示意圖。由于電磁場(chǎng)在空氣中傳播的速度比導(dǎo)電介質(zhì)中傳播的速度大得多，當(dāng)一次電流斷開(kāi)時(shí)，一次場(chǎng)的劇烈變化首先傳播到發(fā)射回線周圍地表各點(diǎn)，因此，最初激發(fā)的感應(yīng)電流局限于地表。地表各處感應(yīng)電流的分布也是不均勻的，在緊靠發(fā)射回線一次磁場(chǎng)最強(qiáng)的地表處感應(yīng)電流最強(qiáng)。隨著時(shí)間的推移，地下的感應(yīng)電流便逐漸向下、向外擴(kuò)散，其強(qiáng)度逐漸減弱，分布趨于均勻。美國(guó)地球物理學(xué)家M.N.Nabighan對(duì)發(fā)射電流關(guān)斷后不同時(shí)刻地下感應(yīng)電流場(chǎng)的分布進(jìn)行了研究，研究結(jié)果表明，感應(yīng)電流呈環(huán)帶分布，渦流場(chǎng)極大值最先位于緊靠發(fā)射回線的地表下，隨著時(shí)間的推移，該極大值沿著與地表呈30傾角的錐形斜面（如圖4.2）向下、向外移動(dòng)，強(qiáng)度逐漸減弱。圖4.1瞬變電磁法（TEM）的瞬態(tài)過(guò)程示意圖據(jù)M.N.Nabighan（1979）的推導(dǎo)，煙圈的垂向深度（）和半徑（）如下：（4-1）（4-2）煙圈垂向傳播速度為：（4-3）式（4-1）?（4-3）中，一均勻半空間電阻率；一采樣延時(shí)；一空氣導(dǎo)磁率。如下半空間為層狀大地，則（4-3）式中的速度為時(shí)間所對(duì)應(yīng)的地層速度，由下列差分式求出：（4-4）式中為相鄰兩延時(shí)道取樣時(shí)間；，為視電阻率。圖4.2TEM信號(hào)向地下擴(kuò)散示意圖將（4-3）式改寫為電阻率表達(dá)式并將（4-4）式代入，得視電阻率計(jì)算公式：（4-5）所對(duì)應(yīng)的視深度為：（4-6）4.2礦井瞬變電磁法原理礦井瞬變電磁法是將地面常用的瞬變電磁法應(yīng)用于煤礦井下，對(duì)常規(guī)物探方法較難探測(cè)的工作面頂、底板富水構(gòu)造和巷道迎頭超前富水構(gòu)造的發(fā)育情況，采用礦井瞬變電磁法進(jìn)行探測(cè)，經(jīng)過(guò)多年和多個(gè)礦井實(shí)際探測(cè)，取得了較好的地質(zhì)效果。礦井瞬變電磁法基本原理與地面瞬變電磁法一樣，采用儀器和測(cè)量數(shù)據(jù)的各種裝置形式和時(shí)間窗口也基本相同。受礦井瞬變電磁法勘探環(huán)境的限制，測(cè)量線圈大小有限，其勘探深度不如地面深，一般深度在100m左右。地面瞬變電磁法為半空間瞬變響應(yīng)，這種瞬變響應(yīng)來(lái)自于地表以下半空間地層；而礦井瞬變電磁法為全空間瞬變響應(yīng)（圖4.3），這種瞬變響應(yīng)是來(lái)自于回線平面上下（或兩側(cè)）地層。礦井瞬變電磁法與地面瞬變電磁法相比具有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：（1）由于井下測(cè)量環(huán)境不同于地表，不可能采用地表測(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1.5?2m的多匝小線框，觀測(cè)方式一般采用中心觀測(cè)方式（圖4.4）或偶極觀測(cè)方式（圖4.5）。因此數(shù)據(jù)采集工作量小，測(cè)量設(shè)備輕便，工作效率相對(duì)較高；巷道面（Drift）圖4.3地下全空間TEM信號(hào)擴(kuò)散示意圖圖4.4中心觀測(cè)方式圖4.5偶極觀測(cè)方式（2）由于線圈邊長(zhǎng)小，測(cè)量點(diǎn)距較密（一般為5~10m），可以降低體積效應(yīng)的影響，從而勘探分辨率，特別是橫向分辨率得到提高；（3）井下測(cè)量裝置距離異常體更近，大大提高測(cè)量信號(hào)的信噪比，實(shí)際測(cè)量結(jié)果說(shuō)明，井下測(cè)量信號(hào)的強(qiáng)度比地面同樣有效面積的相同裝置測(cè)量的信號(hào)強(qiáng)度高10~100倍。井下的干擾信號(hào)相對(duì)有用信號(hào)近似等于零（大于30ms時(shí)間段），而地面測(cè)量信號(hào)在衰減到一定時(shí)間段（一般小于15ms）就被干擾信號(hào)覆蓋，無(wú)法識(shí)別有用異常信號(hào)；（4）地面瞬變電磁法勘探一般只能將線圈平置于地面測(cè)量，而井下瞬變電磁法可以將線圈平面以任意角度放置于巷道中進(jìn)行測(cè)量，探測(cè)線圈平面法線方向一定深度內(nèi)含水異常體垂向和橫向發(fā)育規(guī)律，因此，通過(guò)對(duì)發(fā)射線圈方位的調(diào)整可實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)工作面內(nèi)頂板和底板一定范圍內(nèi)含水低阻異常體分布規(guī)律的探測(cè)。PROTEM47礦井瞬變電磁儀PROTEM47型瞬變電磁儀是加拿大Geonics公司研制生產(chǎn)的時(shí)間域電磁測(cè)量系統(tǒng)，該公司自1978年開(kāi)始研制和生產(chǎn)瞬變電磁儀，經(jīng)過(guò)近30年的發(fā)展，產(chǎn)品更新?lián)Q代多次，形成了多種系列的瞬變電磁儀，主要有PROTEM47系列、PROTEM57-MK2系列、PROTEM67系列產(chǎn)品，目前在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上該類儀器占據(jù)著大部分市場(chǎng)份額。為了能夠?qū)⒃擁?xiàng)技術(shù)應(yīng)用于煤礦井下巷道和隧道中進(jìn)行水文地質(zhì)及工程地質(zhì)探測(cè)，PROTEM47系列專門研制了邊長(zhǎng)為1.5?2m多匝發(fā)射線框，以適應(yīng)這一需要。通過(guò)減小最小關(guān)斷時(shí)間（最小可短至2.5us）、提高信噪比、增大動(dòng)態(tài)范圍（132dB）和三分量觀測(cè)等技術(shù)較好地解決了分辨率問(wèn)題、勘探深度問(wèn)題和儀器技術(shù)指標(biāo)及穩(wěn)定性問(wèn)題。1）PROTEM47接收機(jī)圖4.6PROTEM47接收機(jī)圖4.7PROTEM47接收線圈PROTEM47接收機(jī)（圖4.6、圖4.7）是具有23位分辨率，270KHz帶寬，微秒級(jí)采樣門，并且三分量同時(shí)觀測(cè)的時(shí)間域電磁接收系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以在時(shí)間軸二個(gè)量級(jí)上觀測(cè)20個(gè)門或在時(shí)間軸三個(gè)量級(jí)上觀測(cè)30個(gè)門，解決了淺部具有較高分辨率和具有較大勘探深度的矛盾。其主要技術(shù)指標(biāo)如下：觀測(cè)值：三分量感應(yīng)磁場(chǎng)的衰減比，nv/m2；電磁傳感器：空心線圈；道數(shù)：?jiǎn)蔚澜邮站€圈順序測(cè)量，三分量接收線圈同時(shí)測(cè)量；時(shí)間門：二個(gè)量級(jí)時(shí)間軸上20個(gè)門測(cè)量，或在三個(gè)量級(jí)時(shí)間軸上30個(gè)門測(cè)量；動(dòng)態(tài)范圍：23位（132dB）；基本頻率：0.25，0.625，2.5，6.25，25，62.5，237.5；積分時(shí)間:0.5,2，4，8，15,30，60，120；顯示器：240*64點(diǎn)液晶顯示器；數(shù)據(jù)管理：固態(tài)管理3300套數(shù)據(jù)，RS232輸出；同頻：參考電纜同步或高穩(wěn)定性石英鐘同步；電源：12V可充電電源，可連續(xù)工作8小時(shí)；2）PROTEM47發(fā)射機(jī)PROTEM47發(fā)射機(jī)（圖4.8）關(guān)斷時(shí)間短，采用參考電纜同步，在井下巷道中測(cè)量采用64匝2mX2m發(fā)射線圈，常用于淺部幾米到150m深的探測(cè)，并且可獲得很高的淺表分辨率。主要技術(shù)指標(biāo)如下：電流波形：偶極方波，正負(fù)方波占空系數(shù)為50%；圖4.8PROTEM47發(fā)射機(jī)基本頻率：25，62.5，237.5Hz；關(guān)斷時(shí)間：2.5us；發(fā)射線圈尺寸：1.5mX1.5m（80匝）或2mX2m（64匝）；輸出電壓：0到9伏連續(xù)變化；發(fā)射電流：1A?3A；電源：12V、24V、36V。4.4礦井瞬變電磁法探測(cè)方法礦井瞬變電磁探測(cè)采用的儀器為加拿大PROTEM-47型瞬變電磁儀，該儀器具有抗干擾、輕便、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)。數(shù)據(jù)采集由微機(jī)控制O圖4.9礦井巷道TEM測(cè)線布局示意圖自動(dòng)記錄和存儲(chǔ)，與微機(jī)連接可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)回放。由于探測(cè)采用小線框，點(diǎn)距可以根據(jù)勘探任務(wù)要求變化。實(shí)際測(cè)量時(shí)，采用多匝線框，在巷道側(cè)幫測(cè)量時(shí)，線框平面可根據(jù)探測(cè)任務(wù)的要求設(shè)計(jì)相應(yīng)探測(cè)方向。發(fā)射線框和接收線框分別為匝數(shù)不等、且完全分離的兩個(gè)獨(dú)立線框，以便與地下(前方)異常體產(chǎn)生最佳耦合響應(yīng)。礦井瞬變電磁法探測(cè)測(cè)線可布置在工作面軌道順槽、皮帶順槽內(nèi)或其它巷道內(nèi)，測(cè)點(diǎn)間距為2?10m。圖4.9為礦井巷道TEM測(cè)線布局示意圖。巷道頂?shù)装逄綔y(cè)若發(fā)射線框和接收線框水平放置于巷道(圖4.10(a))，則探測(cè)巷道正上方頂板或正下方底板一定范圍的電阻率分布；若發(fā)射線框和接收線框傾斜放置于探測(cè)方向正上方(垂直)探測(cè)方向(b)

側(cè)上方Tx工作面40Tx工作面圖4.10巷道頂板探測(cè)方式巷道（圖4.10（b）），則探測(cè)巷道側(cè)上方頂板側(cè)上方Tx工作面40Tx工作面圖4.10瞬變電磁法應(yīng)用于礦井井下尚存在以下兩個(gè)方面的問(wèn)題：（1）存在淺部盲區(qū)，盲區(qū)大小與發(fā)射線框面積有關(guān)，本次探測(cè)采用2mX2m線框，盲區(qū)15?20m，也即無(wú)法探測(cè)到發(fā)射線框法線方向下15?20m范圍內(nèi)的富水性情況；（2）因井下探測(cè)為全空間探測(cè)，采集數(shù)據(jù)包含了頂板和底板的水文地質(zhì)情況，在資料解釋時(shí)應(yīng)充分考慮頂板和底板巖層的綜合影響。第5章201回采工作面瞬變電磁探水技術(shù)方案5.1觀測(cè)技術(shù)方案為了使探測(cè)范圍能夠全部或基本全部覆蓋201回采工作面底板下10煤范圍內(nèi)主要含水層的富水分析，滿足探測(cè)地質(zhì)任務(wù)的要求，根據(jù)201回采工作面實(shí)際條，在201回采工作面回風(fēng)順槽和材料順槽各設(shè)計(jì)3個(gè)不同的探測(cè)方向；為查明210回采工作面回風(fēng)順槽南邊側(cè)幫采空區(qū)的邊界，平行回風(fēng)順槽布置測(cè)線一條；為查明201回采面設(shè)計(jì)切眼位置是否存在異常，設(shè)計(jì)超前探測(cè)測(cè)線一條。201回采工作面2煤層起伏不大，底板含水性探測(cè)，觀測(cè)系統(tǒng)見(jiàn)圖5.1?；仫L(fēng)順槽、材料順槽按90°、60°、45°（發(fā)射線圈平面法線方向與水平面的夾角）的探測(cè)方向設(shè)計(jì)，基本上全部覆蓋了201回采工作面2煤底板各巖層，并且分布相對(duì)均勻。圖5.1201工作面底板瞬變電磁觀測(cè)系統(tǒng)圖表5-1201回采工作面探測(cè)方向及探測(cè)任務(wù)表巷道探測(cè)方向（°）探測(cè)目的任務(wù)回風(fēng)順槽90垂直向下探測(cè)工作面煤層底板巖層賦水情況，探測(cè)范圍630m，探測(cè)距離120m。60向工作面60°向下方探測(cè)控制范圍內(nèi)巖層賦水情況，探測(cè)范圍630m，探測(cè)距離120m。45向工作面45°向下方探測(cè)控制范圍內(nèi)巖層賦水情況，探測(cè)范圍630m，探測(cè)距離120m。材料順槽90垂直向下探測(cè)工作面煤層頂板巖層賦水情況，探測(cè)范圍630m，探測(cè)距離120m。60向工作面60°向上方探測(cè)控制范圍內(nèi)巖層賦水情況，探測(cè)范圍630m，探測(cè)距離120m。45向工作面45°向上方探測(cè)控制范圍內(nèi)巖層賦水情況，探測(cè)范圍630m，探測(cè)距離120m?；仫L(fēng)順槽0平行巷道探測(cè)回風(fēng)順槽南邊側(cè)幫采空區(qū)邊界，探測(cè)范圍630m，探測(cè)距離120m。材料順槽0新切眼超前探測(cè)，探測(cè)范圍50m，探測(cè)距離120m。5.2現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)實(shí)際情況5.2.1現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)實(shí)測(cè)工程量201回采工作面下覆巖層探測(cè)：回風(fēng)順槽3個(gè)探測(cè)方向（90°、60°、45°），點(diǎn)距10m，測(cè)線長(zhǎng)度630m；材料順槽3個(gè)探測(cè)方向（90°、60°、45°），點(diǎn)距10m，測(cè)線長(zhǎng)度610m；201回采工作面南部側(cè)幫采空邊界探測(cè)：在回風(fēng)順槽1個(gè)探測(cè)方向（0°），點(diǎn)距10m，測(cè)線長(zhǎng)度630m；201回采工作面新切眼超前探測(cè)：在材料順槽1個(gè)探測(cè)探測(cè)方向（0°），點(diǎn)距5m，測(cè)線長(zhǎng)度50m。實(shí)測(cè)工程量見(jiàn)表5-2。表5-2201回采工作面探測(cè)工程量表探測(cè)目的巷道探測(cè)長(zhǎng)度（m）探測(cè)方向（°）探測(cè)工程量（個(gè)）底板含水層探測(cè)回風(fēng)順槽630906363060636304563材料順槽610906161060616104561側(cè)幫采空區(qū)回風(fēng)順槽630063新切眼超前探材料順槽50010合計(jì)物理點(diǎn)（個(gè)）4455.2.2裝置參數(shù)礦井瞬變電磁法在井下巷道中采用多匝數(shù)小回線測(cè)量裝置，參數(shù)選擇是否合理直接影響測(cè)量結(jié)果。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，確定裝置參數(shù)如下:回線邊長(zhǎng)：2mX2m；回線匝數(shù)：64；同步模式：采用線同步重復(fù)頻率：30門增益：3噪音顯示和增益變化：3延退時(shí)間：0發(fā)射電流：2.6A；斷開(kāi)時(shí)間：230us或175us測(cè)量裝置類型：共軸偶極測(cè)量裝置。5.2.3井下干擾礦井瞬變電磁法測(cè)量環(huán)境位于井下巷道內(nèi)，201回采工作面煤層底板標(biāo)高310?325m,地面瞬變電磁法測(cè)量中的各種干擾對(duì)井下瞬變電磁法測(cè)量影響很小，可不予考慮，但受井下人文設(shè)施影響較大。通過(guò)井下實(shí)際測(cè)量分析，影響井下瞬變電磁法主要人文設(shè)施有：（1）巷道底板上的鐵軌及皮帶運(yùn)輸機(jī)；（2）工字鋼支護(hù)；（3）錨桿支護(hù)等各種金屬設(shè)施。這些金屬設(shè)施在井下瞬變電磁法探測(cè)中能產(chǎn)生很強(qiáng)的瞬變電磁響應(yīng)，如在巷道底板下采用重疊回線組合測(cè)量時(shí)，有鐵軌地段比無(wú)鐵軌地段瞬變電磁響應(yīng)強(qiáng)幾倍。因此，系統(tǒng)研究井下瞬變電磁超前探測(cè)中各種噪聲的瞬變電磁響應(yīng)特征，對(duì)礦井瞬變電磁法數(shù)據(jù)采集、資料處理和解釋工作有著重要的實(shí)際意義。另外巷道的空間幾何形態(tài)的變化，致使一次場(chǎng)的最大值與最小值相差數(shù)十倍；而曲線形態(tài)隨一次場(chǎng)的變化而變化，給資料處理矯正帶了一定困難。第6章資料處理與解釋6.1瞬變電磁法數(shù)據(jù)處理和解釋系統(tǒng)瞬變電磁法數(shù)據(jù)處理和解釋軟包BETEM是為瞬變電磁法的數(shù)據(jù)處理和解釋開(kāi)發(fā)的專用軟，適用于不接地磁源、半空間和全空間、矩形發(fā)射框移動(dòng)源的中心和偶極方式下的瞬變電磁數(shù)據(jù)處理。該軟采用了近年來(lái)的最新技術(shù)和方法，具有精度和分辨率高，使用簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。該軟包采用模塊式結(jié)構(gòu)，每個(gè)模塊可以獨(dú)立執(zhí)行不同的功能。該軟不僅僅從理論上處理問(wèn)題，而且包含了大量長(zhǎng)期實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的東西，比如，同一個(gè)計(jì)算我們提供了多種計(jì)算方法，不同計(jì)算方法適合于不同的構(gòu)造環(huán)境，使用者可以根據(jù)具體情況選擇更為合適的計(jì)算方法，圖6.1為瞬變電磁數(shù)據(jù)處理流程圖。TEMINT的主要功能如下：（1）數(shù)據(jù)整理轉(zhuǎn)換：包括數(shù)據(jù)歸一化處理、極性校正、測(cè)線和測(cè)點(diǎn)編輯、磁場(chǎng)計(jì)算等（即由磁場(chǎng)變化率』Bz/』T求取Bz，Bz是磁場(chǎng)的垂直分量）；（2）數(shù)據(jù)處理：主要是計(jì)算全程視電阻率。包括噪音剔除、畸變校正、發(fā)射框校正和關(guān)斷時(shí)間校正等；（3）數(shù)據(jù)解釋：視電阻率的一維正反演，電阻率成像變換、擬二維電阻率剖面和擬三維電阻率切片等；（4）模擬實(shí)驗(yàn)與工程設(shè)計(jì)：該模塊是TEMINT的一個(gè)高級(jí)功能，是為專業(yè)研究人員提供的一個(gè)理論研究平臺(tái)，同時(shí)也是為應(yīng)用者提供的一個(gè)工程設(shè)計(jì)的工具。使用者可以根據(jù)需要或自己的想法建立模型、選擇各種裝置參數(shù)計(jì)算理論響應(yīng)曲線。數(shù)據(jù)整理（發(fā)射框編號(hào)、發(fā)射框空間坐標(biāo)、發(fā)射框匝數(shù)等）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)處理（由』Bz/』T和Bz計(jì)算全程視電阻率）數(shù)據(jù)解釋（經(jīng)過(guò)正、反演把“視電阻率一時(shí)間”關(guān)系變換為“電阻率一深度”模型）噪音及畸變處理（背景噪音的消除、隨機(jī)噪音（跳點(diǎn)、畸變）處理、頻段校正）擬二維剖面成像（電阻率剖面；電阻率對(duì)數(shù)剖面；電阻率分層界面；相對(duì)含水性）擬三維電阻率切片圖6.1TEMINT數(shù)據(jù)處理流程圖6.2資料處理資料處理及地質(zhì)解釋按以下步驟進(jìn)行：（1）數(shù)據(jù)歸一化處理、極性校正、測(cè)線和測(cè)點(diǎn)編輯、磁場(chǎng)計(jì)算等（即由磁場(chǎng)變化率』Bz/』T求取Bz，Bz是磁場(chǎng)的垂直分量）；（2）計(jì)算全程視電阻率。包括噪音剔除、畸變校正、發(fā)射框校正和關(guān)斷時(shí)間校正等；（3）視電阻率的一維正反演，電阻率成像變換，正反演相互結(jié)合，對(duì)視電阻率剖面進(jìn)行深度標(biāo)定。按照上述處理方法對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理，根據(jù)地層的電性特征，設(shè)計(jì)了多級(jí)表示視電阻率的色譜，形成了視電阻率色譜斷面圖。資料處理的主要解釋圖有：底板含水層探測(cè)各探測(cè)方向二維電阻率剖面圖（6張），該圖用于推斷解釋201回采工作面煤層底板含水層賦水情況；電阻率順層切片（2張），綜合分析各測(cè)線不同角度的電阻率斷面圖，主要對(duì)威脅煤2開(kāi)采的底板灰?guī)r含水層層位進(jìn)行分析，形成灰?guī)r電阻率順層切片圖，實(shí)現(xiàn)對(duì)水文地質(zhì)物性條、含水異常區(qū)進(jìn)行地質(zhì)解釋，對(duì)水文地質(zhì)條進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。側(cè)幫南部采空區(qū)邊界探測(cè)二維電阻率剖面（1張），該圖用于推斷解釋側(cè)幫南部采空區(qū)邊界。新切眼超前探測(cè)二維電阻率剖面（1張），該圖用于推斷解釋新切眼位置是否存在異常。（4）通過(guò)以上各圖的地質(zhì)解釋，對(duì)開(kāi)采有較大影響的含水異常區(qū)提出有針對(duì)性的防治水意見(jiàn)或建議。6.3資料解釋進(jìn)行地質(zhì)解釋的主要圖是二維電阻率剖面圖，該圖用于推斷解釋巷道迎頭前方一定范圍內(nèi)的富水情況。6.3.1擬二維電阻率剖面解釋成果參照201回采工作面瞬變電磁探測(cè)成果與工作面情況，根據(jù)本次實(shí)測(cè)的巖層電性特征，推斷201回采工作面各探測(cè)方向富水情況。（1）3051巷90°探測(cè)方向電阻率剖面解釋成果在回風(fēng)順槽側(cè)幫視電阻率色譜斷面圖來(lái)看：在淺部，視電阻率呈現(xiàn)相對(duì)高阻，為盲區(qū)的反映。在深度100?150m，樁號(hào)0?550m，視電阻率等值線梯度變化較大，且視電阻率呈現(xiàn)低阻，推斷為采空區(qū)的電性反映，且相對(duì)富水。在樁號(hào)550?630m，視電阻率等值線變化相對(duì)平緩，推斷該段范圍無(wú)明顯異常。（2）新切眼超前探測(cè)（附圖1）在新切眼超前視電阻率色譜斷面圖中：在淺部，視電阻率呈現(xiàn)相對(duì)高阻，為盲區(qū)的反映。在深度30?120m，視電阻率等值線變化較平緩，推斷該探測(cè)范圍內(nèi)無(wú)明顯異常。（3）底板含水層探測(cè)根據(jù)實(shí)測(cè)電阻率分布特點(diǎn)，把2煤底板灰?guī)r含水性與電阻率的一對(duì)應(yīng)關(guān)系，以電阻率4Q?m為界劃分為2個(gè)級(jí)別：含水性相對(duì)較強(qiáng)：電阻率小于4Q?m；含水性較弱：電阻率大于4Q?m。A、回風(fēng)順槽90。探測(cè)方向電阻率剖面解釋成果（附圖2）從該方向電阻率剖面來(lái)看，在淺部，視電阻率呈現(xiàn)相對(duì)高阻，為盲區(qū)的反映。在中下部，視電阻率隨著深度增加而增高，為正常地層的電性反映；其中在中部，視電阻率值相對(duì)較低，對(duì)應(yīng)10煤層附近灰?guī)r。該灰?guī)r含水層電阻率介于0?15Q?m；根據(jù)含水層劃分的級(jí)別，在樁號(hào)15?30m、310?350m、450?510m、610?625m，視電阻率小于4Q?m，推斷為灰?guī)r含水層含水性相對(duì)較強(qiáng)；在其余區(qū)段電阻率大于4Q?m，推斷灰?guī)r含水層含水性相對(duì)較弱。B、回風(fēng)順槽45。探測(cè)方向電阻率剖面解釋成果（附圖3）從該方向電阻率剖面來(lái)看，在淺部，視電阻率呈現(xiàn)相對(duì)高阻，為盲區(qū)的反映。在中下部，視電阻率隨著深度增加而增高，為正常地層的電性反映；其中在中部，視電阻率值相對(duì)較低，對(duì)應(yīng)10煤層附近灰?guī)r?；?guī)r含水層電阻率介于0?15Q?m；根據(jù)含水層劃分的級(jí)別，在樁號(hào)0?40m、430?510m、155?170m、315?330m、360?410m、610?630m，視電阻率小于4Q?m，推斷為灰?guī)r含水層含水性相對(duì)較強(qiáng)；在其余區(qū)段電阻率大于4Q?m，推斷灰?guī)r含水層含水性相對(duì)較弱。C、回風(fēng)順槽30。探測(cè)方向電阻率剖面解釋成果（附圖4）從該方向電阻率剖面來(lái)看，在淺部，視電阻率呈現(xiàn)相對(duì)高阻，為盲區(qū)的反映。在中下部，視電阻率隨著深度增加而增高，為正常地層的電性反映；其中在中部，視電阻率值相對(duì)較低，對(duì)應(yīng)10煤層附近灰?guī)r。灰?guī)r含水層電阻率介于0?15Q?m；；根據(jù)含水層劃分的級(jí)別，在樁號(hào)15?30m、445?510m、155?170m、375?400m，視電阻率小于4Q?m，推斷為灰?guī)r含水層含水性相對(duì)較強(qiáng)；在其余區(qū)段電阻率大于4Q?m，推斷灰?guī)r含水層含水性相對(duì)較弱。D、材料順槽90。探測(cè)方向電阻率剖面解釋成果（附圖5）從該方向電阻率剖面來(lái)看，在淺部，視電阻率呈現(xiàn)相對(duì)高阻，為盲區(qū)的反映。在中下部，視電阻率隨著深度增加而增高，為正常地層的電性反映；其中在中部，視電阻率值相對(duì)較低，對(duì)應(yīng)10煤層附近灰?guī)r?；?guī)r含水層電阻率介于0?15Q?m；根據(jù)含水層劃分的級(jí)別，在樁號(hào)15?115m、135?310m、335?610m，視電阻率小于4Q?m，推斷為灰?guī)r含水層含水性相對(duì)較強(qiáng)；在其余區(qū)段電阻率大于4Q?m,推斷灰?guī)r含水層含水性相對(duì)較弱。E、材料順槽45。探測(cè)方向電阻率剖面解釋成果（附圖6）從該方向電阻率剖面來(lái)看，在淺部，視電阻率呈現(xiàn)相對(duì)高阻，為盲區(qū)的反映。在中下部，視電阻率隨著深度增加而增高，為正常地層的電性反映；其中在中部，視電阻率值相對(duì)較低，對(duì)應(yīng)10煤層附近灰?guī)r?；?guī)r含水層電阻率介于0?15Q?m；根據(jù)含水層劃分的級(jí)別，在樁號(hào)15?50m、175?250m、385?585m，視電阻率小于4Q?m，推斷為灰?guī)r含水層含水性相對(duì)較強(qiáng)；在其余區(qū)段電阻率大于4Q?m，推斷灰?guī)r含水層含水性相對(duì)較弱。F、材料順槽30。探測(cè)方向電阻率剖面解釋成果（附圖7）從該方向電阻率剖面來(lái)看，在淺部，視電阻率呈現(xiàn)相對(duì)高阻，為盲區(qū)的反映。在中下部，視電阻率隨著深度增加而增高，為正常地層