瞬变电磁法在煤矿井下探测中应用
瞬变电磁法在钻井探测中的应用
瞬变电磁法在钻井探测中的应用王丽红，肖宏跃，卜 璐，贺 月（成都理工大学地球物理学院，四川 成都 ６１００５９）摘 要：该文介绍了瞬变电磁法（ＴＥＭ）的基本原理及其在钻井探测中的应用。
通过工程实例的说明，证实了瞬变电磁法是一种快速，有效的矿山地质物探方法。
由于其穿透能力强、分层能力强、受随机干扰小、信息丰富、分辨率较高、探测深度深等特点，使其在矿井深部地区的探测中得到了广泛的应用。
关键词：瞬变电磁法（ＴＥＭ）；钻井探测；地质勘查中图分类号：Ｐ６３１．３２５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０１９）１６－０１８３－２Application of Transient Electromagnetic Method in Drilling ExplorationWANG Li-hong, XIAO Hong-yue, BU Lu, HE Yue（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｇｅｏｐｈｙｓｉｃｓ， Ｃｈｅｎｇｄｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００５９， Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｍｅｔｈｏｄ （ＴＥＭ） ａｎｄ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｅｘａｍｐｌｅｓ ｐｒｏｖｅｓ ｔｈａｔ ＴＥＭ ｉｓ ａ ｆａｓｔ ａｎｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｍｉｎｅ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ａｎｄ ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｇ． Ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｉｔｓ ｓｔｒｏｎｇ ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ ａｂｉｌｉｔｙ， ｓｔｒｏｎｇ ｓｔｒａｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｂｉｌｉｔｙ， ｓｍａｌｌ ｒａｎｄｏｍ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ， ｒｉｃｈ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ， ｈｉｇｈ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｅｐ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｄｅｐｔｈ， ｉｔ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｄｅｅｐ ｍｉｎｅ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ．Keywords: Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｍｅｔｈｏｄ （ＴＥＭ）； Ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ； Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ矿山地质勘探与工程施工中经常会遇见不良地质现象[1]。
浅谈瞬变电磁法技术在矿井探放水中的应用
性 为不 易 自燃 。
器
８ ４ １ 订 洒 拍 ｆ
艇毖 电 强鹰 ｆ Ａ ２ ５ Ａ
魂 浇辣ｔ Ｐ 龋 （ 猫 ｌ Ｏ ．２ Ｏ ４ ０ 电糍 裳错 铺 礅 Ｉ
２ 矿 井水文 地质， 地 伏不大， 虽地面蓄水不多， 但小煤窑 乱采 乱挖 ， 有 的越界开采破坏严重。 矿 区含 水地 层 有 三 层 ， 第 一 层 为 下 三 叠 系 大 冶 灰 岩 为 裂 隙 间 水 ， 含 水 性甚小 ， 第二层 为上二叠耒 耙 口矿 质页岩 ， 为风化 裂隙水 ， 含水 性微 弱， 第三层为下 叠系 ， 栖霞灰岩 ， 卡斯特现象发育溶洞 多， 但上距 可采煤 层 垂距大 ， 对 开采无影 响。 矿井水主要是老窿水、 老采空区积水 、 大气降水及地面渗透水 。 矿井 周边 老隆多， 采 空区面积大 ， 大气降水沿老隆从老采区裂隙渗透到井下 ， 所以矿井水 量逐年增大 ， 涌水量与降雨量密切相关 。２ ０ １ ０年正常涌水量 为５ ９ ０ ｍ３ ／ ｈ ， 最小涌水量为 ３ ５ ０ ｍ３ ／ ｈ ， 最大涌水量为 ３ ３ ０ ０ ｍ３ ／ ｈ 。近 年 来 由于 小煤窑的开采影 响矿井涌水量逐年递 增。
垃 肘 娩 磷 Ｉ 新 删 （
髓 浊 硪
１ ｍ ＾ｌｍ ３ｍ × ｍ
０ ５ ３ ０ ０
Ｉ 嘎 … Ｉ
…
燃件 ¨ 淀
．１
３ 瞬 变 电磁 法基 本原 理
我们使用 的是 Ｔ Ｅ ＭＨＺ ７ ５矿用本安型瞬变 电磁仪 ，其勘探原理是利 用人工操作在 发射线圈加 以脉冲电流， 产生一个瞬 变的电磁场 ， 该磁场 垂直发射线 圈向两个方 向传 播， 通常是在地面布 设发射线 圈， 依据半空 间的传播原理， 把地面 以上 的忽略 。当磁场沿地表 向深部传播， 当遇到不 同介质时， 产生涡流场或遵照量子力学原理使活泼的碱金属产生能级跃 迁或使含有大量氢 原子 的液体 的氢原子核沿磁场方 向产生定 向排列 。当 外加的瞬变磁场撤销后 ， 这些涡流场的释放或者活泼 的碱金属要恢复原 有的能级 ， 释放跃迁产生能量 。以及含有大量氢原子的液体的氢原子核 恢复原有的排列时， 均 以磁场的形式释放所获 的能量 。利用接 收线 圈测 量接收到的感应 电动势 。该 电动势包含 了地下介质 电性特征 ， 通过种种 解释手段 （ 一维反演 ， 视 电阻率等） 得 出地下岩层的结构 。 瞬变 电磁法对在高阻区域 中寻找低阻异常体十分有效 ， 结合 当地 的 地质条件 分析测区 内煤层顶 板上方含水体 的性 质、 富水性 的大小、 空 间 形态以及分布范围， 为防治水 工作提供准确可靠的依据 。
矿井瞬变电磁法在煤矿掘进工作面的应用
矿井瞬变电磁法在煤矿掘进工作面的应用摘要：矿井水害事故是煤矿“五害”之一，而在煤矿掘进工作面中的突水事故是典型的矿井水害事故，因此坚持预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采的煤矿防治水原则，其中“先探后掘”中的探即煤矿掘进工作面施工过程中在迎头利用直接或间接的方法向前一定范围内进行超前探测，能够清楚掌握煤矿掘进工作面迎头前方围岩的富水情况及隐伏构造情况，可以有效避免矿井水害事故发生，为煤矿安全生产提供有效依据。
关键词：矿井；瞬变电磁法；煤矿掘进；工作面；应用1瞬变电磁法基本原理瞬变电磁法(TransientElectromagneticMethod,简称TEM)是利用不接地回线或电极向地下发送脉冲式一次电磁场,用线圈或接地电极观测由该脉冲电磁场感应的地下涡流产生的二次电磁场的空间和时间分布,来解决有关地质问题的时间域电磁法,通俗来讲,一般情况下,不同地质体因自身特性差别,对电磁场的感应强弱会呈现区别。
矿井瞬变电磁法便是在井下巷道内的特殊空间利用发射线圈发射电磁场信号,激发探测方向内的地质体产生电磁场,并接收线圈接收地质体感应出的电磁场信号,利用电磁场信号强弱判断前方地质情况。
经过对采集到的数据进行后期处理,即可大致得出探测方向上地质体视电阻率的分布情况,从而准确判断出异常存在位置。
2工程实例探测地点为某煤矿24号层0片平巷掘进工作面，该掘进工作面为矩形半煤岩巷道卧底掘进，支护采用锚杆加钢带支护，顶板较完整，掘进过程中有淋水现象。
工作面测区内有部分金属装置和电缆等，会对数据采集产生一定的影响。
2.1数据采集根据探测需要及现场条件，现场布置3条测线，测线间距1m,每条测线布置7个测点，点间距1m。
本次矿井瞬变电磁法超前探测采用加拿大GEONICS公司的PROTEM-47HP瞬变电磁仪，该设备主要由两部分组成：信号接收部分(包括主机和接收线圈)和信号发射部分(发射机、供电机和发射电缆)。
采用发射机在后，接收机在前，同轴垂直接收数据模式。
矿井勘探中瞬变电磁法的应用
根 据 陷落柱 内部岩 块 压实 胶结 程 度和 水 文地质条件 ， 陷落柱分为两种类型 ： 可把 导水 型 、 水 型（ 陷 落柱） 水 型 陷落 柱又 可 不导 干 。导 分 为 ： 充水 型 和边 缘充 水型 。 全 陷 落柱 在形 成 过程 中 ，是 由下 而上 逐 渐 冒落 的 ，内部 空 间多 为较 周 围 岩层 时代 较 新 的岩 块或 第 四纪 的沉积 物充 填 ，在 层序 上 有 时有 一定 的顺 序 ，但 内部都 是 一些 杂 乱无 章
到 某一 岩层 ， 高度 只有数 十米 。 １ ＿ ３陷落 柱 的类 型
图 ２ 瞬 变电磁 法探 测方 向示 意
水 平南 辅助 运输 大巷 约 １ ０ ｍ处开 始 布设 测 ９ １ 点， ５ 每 ｍ一 个 ， 布 设 测点 ４ 工 ９个 ， 个 测 点 每 分 别进 行 了顺 层 、 顶板 何底 板 方 向的探 测 ， 实 测 １７ 物理 点 。 ４个 ３ ＿ ３测道 图
在 相 对富水 区 。
３４使用 公式 － 视 电 阻率计 算使 用 晚期视 电 阻率公 式 ：
Ｐ ＝ ／ ７ ［ ＃ Ａ ／ ｔＶ ｔ／ ） ｔ 。 ４ｒ ２ 。 ｑ ５ （ （） Ｉ ｔ ］
式 中 ：为 观测 时 间 ， ｔ Ａ为 发射 回线 面积 ， ｑ为探 头等效 ， （ Ｉ 归一 化感 应 电压 ， ） Ｖ ｔ 为 ） ／ ＝
证其 ｋ测 量 准确度 、 量企业 能耗 具有 重要 意 义。 计 关 键词 ： 电磁 流量 计 ； 铁 ； 感 器 钢 传
中 图 分 类 号 ： ４ ３２ ２ ，３ Ｕ ６ ．１ ＋３ 文献 标识 码 ： Ａ
引言
体 中产 生感应 电动 势 ， 应 电动势 Ｅ为 其感 Ｅ Ｋ ＵＤ ＝ Ｂ ＇ （ １ ） 过程 自动化对设备进行全面的信息监控 ， 将 式 中： Ｅ为感 应 电动 势 ， 即流量 信 号 ， Ｋ Ｖ； 图 １ 流 量 测 量 的 原 理 图 检测仪表系统采集 的高精度电磁流量计数据 为仪 表 常数 系 数 ； 磁感 应 强 度 ，； 测 Ｂ为 ＴＤ为 传送 到 中央 控制 室 。 量 管 的 内径 值 ， 为测 量管 界 面 的平 均 流 ｍ； ｍ／。 电磁 流量 计在 使 用过 程 中常 出现 一些 故 速 ， ｓ 障 ， 的是 由于仪 表本 身 元器 件损 坏 引起 的 有 如 图 １ 示 ，导 电性 液体 在垂 直 于磁 场 所 故 障 ， 的 是 由于 选 用 不 当 、 有 安装 不 妥 、 境 的非 磁性 测量 管 内流 动 ，且 与流动 方 向垂 直 环 条件 、 流体 特性 等 因 素造成 的故 障等 。 因此 ， 的方 向上 产 生与 流 量 成 比例 的感 应 电势 ， 设 合理 选择 与正 确 安装 电磁 流 量计 ，并 进行 有 置液体 的体积 流量 时 ， 式 （ 中 Ｋ ４Ｖ之 ） 则 １ ） ＝Ｐ（ Ｄ。 效维护， 对于保证测量准确度 、 提高使用寿命 在 管 道直 径确 定 ，磁感 应 强度 不变 的条 都是很 重 要 的 。 件 下 ，体积 流 量与 电磁 感 应 电势有 一 一对 应 的线性 关 系 ， 与 流体 密度 、 度 、 而 黏 温度 、 力 压 １ 电磁 流量 计 的原理 和结 构 １１主要特 点 ． 和 电导 率无 关 。 ｌ 电磁 流量 计 的流量 传感 器 － ３ 电 磁 流 量 计 是 利 用法 拉 第 电磁 感 应 定 图 ２流 量传 感 器示意 图 电磁 流造计 由流鲢 传感 器 和转 换器 两 大 律 ， 量导 电液 体 的流量 。 测 管 上下 装 有励 磁线 圈 ，通 过励 磁 电流后 产 生 它 的主要 特点 ： 量通 道是 光 滑直 管 ， 测 不 部 分组 成 。 易 阻塞 ，适 用 于测 量含 有 固体 颗粒 或纤 维 的 流 量传 感器 由以下 部 分构 成 ： 外壳 ， 路 磁 场穿 过 测量 管 ，一对 电极装 在测 量管 内壁 磁 与液体 相 接触 ， 出感应 电势 。 引 液 固二相 流体 ；不 产生 因检测 流量 所形 成 的 系统 ， 测量 管 ， 里 ， 衬 电极 。 传 感 器各 部分 的主要 功 能如下 ： 压力损失 ； 不受流体密度 、 、 黏度 温度、 压力和 传 感 器典 型结 构示 意 如 图 ２ 示 ，测 量 所
无线电波坑道透视及瞬变电磁综合物探方法在山西临县某煤矿工作面探测中的应用
无线电波坑道透视及瞬变电磁综合物探方法在山西临县某煤矿工作面探测中的应用摘要山西临县某煤矿一直开采5号煤层，采煤方法为走向长壁式，放炮落煤。
经多年开采，井田中部及南部5号煤层资源已枯竭。
现目前回采5号煤层西北部的工作面，根据有关“有掘必探”的有关规定及安全生产要求，在工作面回采前，对工作面内部进行物探，本次工作采用无线电波坑道透视及瞬变电磁综合物探方法，探查工作面内地质情况，为回采工作面安全生产提供了可靠的物探依据。
一煤矿位置概况矿井田位于山西省吕梁临县地区南东30km处，南北长约3.10km，东西宽约2.4km，面积7.4km2。
二矿区地质及水文概况1、井田地表均为黄土覆盖，根据钻孔揭露资料，井田内的地层从老到新依次为：奥陶系中统上马家沟组（O2s）灰色石灰岩，夹有泥灰岩，泥岩及石膏层；奥陶系中统峰峰组（O2f）浅灰－深灰色中厚层状石灰岩、角砾状泥灰岩，中下部含细晶－隐晶石膏及硬石膏矿。
；石炭系中统本溪组（C2b）泥岩，夹有石灰岩、砂岩、铝土岩、钙质泥岩、炭质泥岩；石炭系上统太原组（C3t）砂岩、泥岩、钙质泥岩、石灰岩、泥质灰岩及煤层，；二叠系下统山西组（P1s）砂岩、泥岩、砂质泥岩、泥岩和煤层；二叠系下统下石盒子组（P1x）灰色、深灰色砂岩。
粉砂岩与砂质泥岩，泥岩互层。
2、井田含水层主要为：松散岩类孔隙含水层、二叠系下统下石盒子组砂岩裂隙含水层组、二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层组、石炭系上统太原组石灰岩、砂岩裂隙含水层组、奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层；据以往资料推定井田内奥灰水水位标高为792.35－800.68m。
3、井田隔水层主要有：下石盒子组下部以深灰色泥岩为主的砂质泥岩互层地层；山西组泥岩；本溪组泥岩、粘土岩和铝土岩为主的地层，是奥陶系灰岩含水层上部之重要隔水层。
三物探工作方法的基本原理1、坑道透视法的工作原理电磁波在地下岩层中传播时，由于各种岩、矿石电性的不同，它们对电磁波能量吸收不同，低阻岩层对电磁波具有较强的吸收作用，当波前进方向遇到断裂构造所出现的界面时，电磁波将在界面上产生反射和折射作用，也造成能量的损耗。
瞬变电磁法在煤矿采空区勘探中的应用
瞬变电磁法在煤矿采空区勘探中的应用1方法原理1.1采空区地球物理特征岩层的差异造成了其不同的电性。
地下煤层在进行开采的时候因为各种原因，会形成一些空间，通过重力的持续影响，使得釆区上方的岩体出现一些破坏，也会产生一定程度上的转移,这一部分岩体的视电阻率就会比周围相岩层的电阻率高。
而几乎没有移动的岩体，裂隙数量就比较少，视电阻率的情况变化不大。
如果采空区的空隙被填满，就会出现很大程度的低电阻阻力，而一些较为悠久的老采空区一般就会出现这种情况，正在开采和开采时间并不长的崭新的采空区，相对而言高阻扭曲情况较多。
所以通过观测釆空区周围岩体的电性异常，也可以挑选更加符合实际情况的勘探方法，并且能够发现采空区的具体情况，为釆空区的处理提供一些基础条件。
1.2瞬变电磁法原理瞬变电磁法也可以被叫做时间域电磁法,其物理性质是由地质体电阻率差异决定的。
不接地回线或接地长导线供以双极性脉冲电流下，如果回线中的稳定电流因为一些情况停滞，发射回线中电流突变就会在这个区域内产生一次磁场。
一次磁场在运行时候过程中，如果出现地下良导电的地质体，就很容易在内部产生感应电流，也就是二次电流。
因为大部分导电地质体是非线性的，一次场如果突然消失，那么涡流就容易出现一个瞬变过程,这个过程的整体速度和导体的电性参数有着直接的关系,低阻地质体的感应二次场衰减速度相对比较缓慢，二次场电压比较高；高阻地质体感应二次场衰减所用的时间较短，二次场电压相对较弱，这种涡流瞬变的整个过程，在空间能够形成相应的瞬变磁场，也可以称为二次场。
按照接收线圈进行测试的二次场衰减曲线的具体情况，能够全面的判断地下地质体的电性，性质、规模和产状等，这样能够在很大程度上对类似于断层、异常区、异常积水区、陷落柱等缺陷制定相应的弥补手段。
2应用实例2.1地质与地球物理条件勘探地区属于比较典型的黄土高原地形地貌，该区域的黄土层相对较厚，地形波形相对较小；地表被长年累月的冲刷十分明显，冲沟很多。
瞬变电磁物理探测法在煤矿井下探测的应用
瞬变电磁物理探测法在煤矿井下探测的应用【摘要】瞬变电磁法和高密度电阻率法是目前应用于矿井工作面水文地质条件探测的主要水文物探方法，它们在工作面顶、底板岩层含水地质异常体、裂隙带富水性、导水通道、含水钻孔和含隔水层厚度探测等方面应用广泛。
本文介绍了瞬变电磁法在实际工程勘探中应用案例，该方法可以准确反映出巷道前方构造赋水状态，能为煤矿企业在生产过程中超前预测预报水患、导水构造和矿井防治水害防治提供技术依据。
【关键词】矿井瞬变电磁仪例子赋水状态1 引言鸡西矿区新发煤矿矿井水文地质条件复杂，水害严重，2011年该矿引进了YCS40-1型瞬变电磁测深仪，截止到2013年4月末共进行了127次物探工作，其中井下瞬变电磁法物探43次。
通过设计适合矿井巷道条件的装置形式，基本能探测出工作面煤层顶底板、回采煤层及巷道前方构造赋水状态。
特别在巷道掘进前方的赋水性预测、预报对巷道安全高效掘进和预防水害事故起着重要的作用，为煤矿企业在生产过程中超前预测预报水患和导水构造提供技术依据。
2 矿井瞬变电磁法井下现场工作方法矿井瞬变电磁法是在井下巷道中进行勘测的，考虑到井下巷道空间的限制，限制了发射装置的发射功率，因此采用了多匝一小回线装置，既可以在狭窄的巷道空间中方便的进行各种角度的旋转、位移，也增加了发射功率和探测深度。
在巷道迎头做超前探测具体施工时，测点在巷道迎头空间的布置（如图1）。
从巷道迎头的一侧开始，使发射、接收回线装置的法线垂直巷道侧面进行测量，然后旋转回线装置，使装置的法线方向与巷道的侧帮分别成一定、逐渐增大的夹角进行探测；当回线装置的法线方向与巷道迎头界面垂直时，根据其主迎头断面的宽度布置2～3个测点；到巷道迎头另一侧时再同刚才一样旋转回线装置，使回线装置的法线方向完成180°的旋转角度。
同时还可以将回线装置的法线方向分别向上和向下与水平面成大约45°角，然后在进行如上的旋转探测。
可以得到一个以巷道迎头位置为中心的，向掘进方向的成半球体探测范围，从而可以全方位的确定巷道前方及其周围是否有低阻异常的存在。
瞬变电磁法在煤矿防治水探测中的应用
瞬变电磁法在煤矿防治水探测中的应用王国霞（湖南省煤田地质局物探测量队株洲市 412003）摘要瞬变电磁法利用接收二次场，对含水低阻体具有较高的灵敏度，在矿山水文勘查中可把老窑采空区积水区和岩溶发育区的含水地质体找到。
成功地利用该方法在冷水江市某煤矿防治水探测的工程实例说明，瞬变电磁法在我省煤矿中具有较好的推广价值。
关键词瞬变电磁法煤矿防治水1 瞬变电磁法应用原理瞬变电磁法属于时间域电磁感应法，瞬变电磁法的勘探原理是利用不接地回线或接地线圈向地下发送脉冲电流,以激励探测目标体感应二次电磁场,脉冲间歇期间利用线圈或接地电极观测二次场随时间变化的响应。
工作时,首先给发射线框提供直流电流,然后突然切断电源。
线框内的电流将发生一个突变。
根据麦克斯韦电磁理论,发射机电流突然降到零的过程,将在发射线框附近产生一次脉冲磁场, 该一次磁场又在地下产生感应涡流场,衰变的涡流场又会产生衰变的二次磁场,并随时间的推移不断向下、向外扩散。
低电阻率地质体如导水断层、富水区、金属矿体等能引起较强且衰减慢的二次涡流场,而贫水区等高阻体引起较弱且衰减快的二次场。
二次场的本质特征是由探测目标的物理性质及赋存状态决定，时间早晚与探测深度具有对应关系：早期信号反映浅部地层、地质信息，晚期信号反映深部地层、地质信息。
一般来说，探测目标的几何规模越大、埋藏越浅、导电性越好，则二次场的信号越强、持续时间越长。
通过分析“二次场”的空间分布特性和时间特性，可以推测解释地层或地质目标体的几何和物性特征。
由于是在没有一次场背景的情形下观测纯二次场异常，因而异常更直接、探测效果更明显、原始数据的保真度更高。
其工作原理见图1-1。
t>0T X图1-1 瞬变电磁原理示意图图1-2 重叠回线装置示意图由于采用线圈接收感应电动势V2，故对空间的电磁场或其它人文电磁场（也就是通常所说的干扰）敏感。
为了减少此类干扰，采用尽量大的发射电流，以获取最大的激励磁场，增加信噪比，压制干扰。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
浅谈瞬变电磁法在煤矿井下探测中的应用摘要：矿井水害是困扰我国煤矿安全生产的重要问题,不仅造成大量煤炭资源无法正常开采,导致多种环境负效应,而且还威胁着
人员伤亡和生产损失。
本文通过介绍瞬变电磁法的概念及勘探原理,分析了矿井瞬变电磁法的观测系统应用研究技术,通过应用实例论述瞬变电磁法在煤矿井下探测中的应用。
关键词：瞬变电磁法；探测；应用
1 概念及原理
瞬变电磁法，是利用不接地回线或接地线源向地下发射一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场间歇期间利用线圈或接地电极观测地下介质中引起的二次感应涡流场，从而探测介质电阻率的一种方法。
瞬变电磁法的勘探原理是利用人工在发射线圈加以脉冲电流,
产生一个瞬变的电磁场,该磁场垂直发射线圈向两个方向传播,通
常是在地面布设发射线圈,依据半空间的传播原理,把地面以上的
忽略。
当磁场沿地表向深部传播,当遇到不同介质时,产生涡流场。
当外加的瞬变磁场撤销后,这些涡流场均以磁场的形式释放所获的能量,利用接收线圈测量接收到的感应电动势v2。
通过一维反演、视电阻率等多解释手段观测地下岩层的结构,由于采用线圈接收v2,故对空间的电磁场或其它人文电磁场敏感。
为了减少此类干扰,采用尽量的发射大的电流,以获取最大的激励磁场,增加信噪比,压制干扰。
2矿井瞬变电磁法观测系统研究
由于矿井瞬变电磁法测量环境与地面差别很大,回线组合观测系统不能按地面条件选择。
一是井下目的物距离测点较近,二是井下地质环境完全不同于地面,不能采用地面大的各种回线组合观测系统在井下测量,只能采用边长在2m左右的回线组合观测系统测量。
为了保证有足够的发射功率和能感应到足够强的有用的信息,采用多匝数的小回线组合观测系统测量。
矿井瞬变电磁法应用于井下主要为了探测巷道不同位置和不同形态的含水构造,而矿井突水构造主要为导水断层、含水岩溶、富水陷落柱和老窑水等,这些突水构造分别可以用近直立的薄脉、圆柱体和球体等低阻模型模拟。
通过理论分析、物理模型实验和井下试验,提出矿井瞬变电磁法在井下探测主要采用重叠回线组合和双回线组合两种观测系统。
3 应用实例
7240上（n）工作面瞬变电磁法探测报告
3.1 探测目的：7240上（n）工作面位于中四采区上部，为提高上限防砂回采工作面，为进一步探查7240上（n）工作面顶板“四含”赋存状况。
生产技术部物探组于2010年5月18日采用tem47瞬变电磁仪对7240上（n）工作面进行探查实验。
3.2 测线布置及探测技术参数：测线布置：本次探测以7240上（n）机巷j11点为0号点，以8ｍ间距向切眼方向进行布点，至切眼上口布置53个点：一线探测角度机巷仰角45°、切眼0°；二线探测角度机巷仰角60°、切眼仰角30°。
机巷至切眼上口探测走向长为416m，从切眼上口沿风巷向外布点55个：三线探测角度
为0°，四线探测角度为仰角30°。
探测走向长545m。
探测频率25hz，共计216个物理点。
布置示意图如下图所示：
技术参数：线框规格—1.5m×1.5m 采样时窗—30门
关断时间—650μs收发间距—8.0m(10)
移动步距—8m（10m）发射电流—2.0a
3.3数据处理与解释：井下瞬变电磁探测数据处理流程为：原始数据整理——数据转换与检查——数据处理与解释——拟二维剖面——surfer8成图。
通过以上步骤处理得到以下四条测线的成果如下：
3.3.1 机巷至切眼上口段：从该范围视电阻率断面（仰角45°）及仰角（60°）分析，在纵坐标45～60m以浅范围（72煤顶板上垂距7～28m）视电阻率等值线横向变化发布较均匀，等值线数值大于3ω·m，说明煤层顶板对应范围富水性弱，纵坐标40～55m之间，视电阻率等值线横向分布较均匀，等值线值为1ω·m左右，说明煤层顶板对应范围有一定富水性，在纵坐标55m以深，横坐标在4～150m范围，电阻率等值线数值在0.5～0.3左右（上前期探查以视电阻率0.3ω·m为四含含水层），说明该对应顶板范围富水性较强，在横坐标180～340m，纵坐标70～85段，视电阻率值为0.5，说明此段对应范围顶板富水性较强，横坐标4～150m范围富水性弱，从地面及井下四含探查孔知，该范围四含底界为-243～-250m距探测
7240上机巷顶板垂距为49～57m，“四含”赋存相对南低北高，南厚北薄的趋势，本次探查的0.5～0.3ω·m低阻条带与“四含”的赋存层位及趋势吻合，分析此低阻异常条带为“四含”含水层影响所致。
3.3.2 风巷段：从该范围视电阻率断面水平角及仰角30°分析，在纵坐标50m以浅范围（72煤顶板上垂距7～28m）视电阻率等值线横向变化发布较均匀，等值线数值大于3ω·m，说明煤层顶板对应范围富水性弱，纵坐标50～65m之间，视电阻率等值线横向分布较均匀，等值线值为1ω·m左右，说明煤层顶板对应范围有一定富水性，在纵坐标60m以深，横坐标在0～35m范围，电阻率等值线数值在0.5～0.3左右（上前期探查以视电阻率0.3ω·m为四含含水层），说明该对应顶板范围富水性较强，在纵坐标60～100横坐标475～540m段，视电阻率值为0.5～0.3左右，说明此段对应范围顶板富水性相对较强。
4 探测结论与建议：综合本次瞬变电磁法探测成果及工作面水文地质资料分析，得以下结论：
4.1 本次瞬变电磁法探测，探测最大有效距离为100m。
4.2 机巷至切眼上口段：从该范围视电阻率断面仰角45°及仰角60°分析，在纵坐标45～60m以浅范围（72煤顶板上垂距7～28m）视电阻率等值线横向变化发布较均匀，等值线数值大于3ω·m，说明煤层顶板对应范围富水性弱，纵坐标40～55m之间，视电阻率等值线横向分布较均匀，等值线值为1ω·m左右，说明煤层顶板对
应范围有一定富水性，在纵坐标55m以深，横坐标在4～150m范围，电阻率等值线数值在0.5～0.3左右（上前期探查以视电阻率0.3ω·m为四含含水层），说明该对应顶板范围富水性较强，在横坐标180～340m，纵坐标70～85段，视电阻率值为0.5，说明此段对应范围顶板富水性较强，横坐标4～150m范围富水性弱，从地面及井下四含探查孔知，该范围四含底界为-243～-250m距探测7240上机巷顶板垂距为49～57m，“四含”赋存相对南低北高，南厚北薄的趋势，本次探查的0.5～0.3ω·m低阻条带与“四含”的赋存层位及趋势吻合，分析此低阻异常条带为“四含”含水层影响所致。
4.3 风巷段：从该范围视电阻率断面水平角及仰角30°分析，在纵坐标50m以浅范围（72煤顶板上垂距7～28m）视电阻率等值线横向变化发布较均匀，等值线数值大于3ω·m，说明煤层顶板对应范围富水性弱，纵坐标50～65m之间，视电阻率等值线横向分布较均匀，等值线值为1ω·m左右，说明煤层顶板对应范围有一定富水性，在纵坐标60m以深，横坐标在0～35m范围，电阻率等值线数值在0.5～0.3左右（上前期探查以视电阻率0.3ω·m为四含含水层），说明该对应顶板范围富水性较强，在纵坐标60～100，横坐标475～540m段，视电阻率值为0.5～0.3左右，说明此段对应范围顶板富水性相对较强。
4.4 建议在相对低阻异常区域加强探放水工作。
注：文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。