文档介绍：矿井瞬变电磁法在探测煤矿顶板富水性中的应用
摘要:介绍了矿井瞬变电磁法的基本原理和该方法在探测煤矿巷道顶板富水性中的原理、技术、方法和应用,并通过实例应用验证了矿井瞬变电磁法在煤矿顶板富水性探查中的有效性,为井下瞬变电磁法勘探工作提供了实例参考。
关键词:矿井瞬变电磁法;顶板;富水性
前言
煤炭是我国的主体能源,在国民经济中有着重要战略地位。煤矿水害是矿山生产建设中的主要灾害之一,矿井水害时有发生,造成的经济损失和人员伤亡极为惨重。矿井瞬变电磁法勘探和其他物探方法比较有着成本较低、工作效率高、横纵向分辨率高、能穿透高阻覆盖层和对低阻反应灵敏的优势。
1 瞬变电磁法探测技术原理
地面瞬变电磁法
瞬变电磁法(Time domain ic Method,简称TEM)是利用电磁感应进行探测的时间域电磁法,遵循电磁感应原理。导电介质在阶跃变化的电磁场激发下而产生涡流场效应,即利用一个不接地的回线或电极向地下发送脉冲式一次电磁场(习惯上成为“一次场”),大地或探测目标体在激发场的作用下,其内部会产生感生涡流,利用专门仪器观测这种涡流产生的电磁场(称为“二次场”)的强弱、空间分布特性和时间特性,根据二次场的信息分析得到相关的水文地质信息[1]。
矿井瞬变电磁法
矿井瞬变电磁法是由地面瞬变电磁法发展演变而来,属于全空间效应的勘探方法,其理论依据、井下施工技术以及资料处理与解释方法与地面有着本质区别[2]。矿井瞬变电磁法是在井下巷道内进行,瞬变电磁场呈全空间分布,瞬变响应来自于回线上下两个半空间,视电阻率为全空间岩层电性特征的综合响应,全空间效应是矿井瞬变电磁法固有的问题[3]。
煤层一般为电磁波易于通过的高阻介质,所以TEM所接收到的煤层电磁信号不会受到像对直流电场那样的屏蔽限制,接收线圈接收到的电磁信号是周围全空间岩石电性的综合反映。在判定异常体空间位置时,根据线圈平面的法线方向结合地质资料来综合分析确定。
矿井瞬变电磁法顶板探测技术
利用矿井瞬变电磁法来探测井下煤层顶板的含水情况,与其它一些矿井物探方法比较,具有指向性强、施工空间小、速度快、横向分辨率高、基本不耽误工作面其他施工等优点。矿井瞬变电磁法在井下巷道内施工,测点间距选取在两米到二十米之间。根据多匝小线框发射电磁场的方向性,可认为线框平面法线方向即为瞬变电磁法的探测方向。因而,将发射接收线框平面对准煤层顶板方向进行探测,就可反映煤层顶板岩层内部的地质异常。
2 矿井瞬变电磁工作方法
探测仪器采用澳大利亚Monash GeoScope公司专业瞬变电磁探测仪terraTEM。轨道顺槽、运输顺槽各布置物理测点92个,点距10m,数据点920个,测线长度1820m。根据井下实际情况,结合其他矿井探测经验,确定本次探测装置及参数具体设置如下:工作装置选择:重叠回线;收、发射装置回线尺寸:2
×2m;发射装置回线匝数:40;接收装置匝数:60;采样时窗:1~34;叠加次数:32;时间序列:标准时间序列;采样延迟:0?滋s;增益:自动增益。
3 矿井瞬变电磁数据处理与解释
矿井瞬变电磁法接收回线测量的是二次感应场随时间变化规律,通过换算得到的是巷道附近导电介质的视电阻率随时间变化曲线,很难与导电介质的具体分布范围和深度直接对比,