瞬变电磁法在煤矿采空区探测中的运用

瞬变电磁法对于施工区有较强的适应能力,工作效率较高。它能很好辨别煤矿采空区与实煤,并且对煤矿充水采空区等低阻体具有较强的辨别能力。介绍了瞬变电磁法的数据处理解释方法,绘制了瞬变电磁法多测道电压剖面图及瞬变电磁视电阻率断面图,通过运用实例证明,瞬变电磁法对查明煤矿采空区以及充水采空区有很好的效果。     

基于瞬变电磁法的煤矿采空区地质勘察研究

近年来我国经济快速发展，各种矿石资源需求逐渐增大，大量矿石的开采，形成大量的采空区。采空区造成生态环境的破坏、地面出现裂缝和塌陷，给生活和生产带来严重的安全隐患。采用瞬变电磁法对煤矿采空区地质勘察进行了研究。分析了瞬变电磁法工作原理和瞬变电磁设备主要功能和参数，然后，以某研究区为例，采用Grapher软件对原始数据进行了处理，采用Surfer软件对电阻率进行定量和定性分析，根据中心回线和重叠回线电阻率断面上的异常区域，对采空区的位置和充水断层的位置进行了推测。     

综合物探方法探测煤矿采空区及积水区技术研究

针对煤矿采空区透水事故频繁发生的问题,采用浅层二维地震法和瞬变电磁法对采空区分布范围及其积水情况进行综合物探,结果表明:浅层二维地震对煤层反射波变化特征反映明显,完整煤层地震同相轴稳定、连续,采空区地震同相轴断续、扭曲或无明显反射,正常煤层和采空区交界处特征变化明显,圈定采空区边界及范围效果较好,分辨率高;通过对浅层二维地震和瞬变电磁测线重复区域的详细分析,以浅层二维地震圈定的采空区范围为准,确定瞬变电磁法在正常煤层、采空区和采空积水区的视电阻率阈值范围,可用来指导其他测线的解释工作;瞬变电磁对低阻异常反映灵敏,能够依据视电阻率的变化来判断采空区的积水性,有效弥补了浅层二维地震法无法判断采空区积水性的局限;充分发挥浅层二维地震和瞬变电磁法各自的优势,提高了采空区及其积水情况的探测效果。     

利用综合物探法精准探测弓长岭露天矿采空区

为了对弓长岭露天矿采空区进行精准探测,首先根据高密度电阻率法,利用温纳、偶极、单边三极等装置采集的探测数据划分了各类地质条件下单采空区和双采空区的高、低阻模型,通过对比分析电阻率的差异,实现了对水平方向密集排列和垂向分布采空区的准确探测;然后结合瞬变电磁法,利用重叠回线、中心回线、分离回线、框一回线等装置,建立了同一地质体的地质及地球物理识别模型,通过观测线圈瞬变磁场结构、频率随时间和空间的变化信息,对该采空区的位置和规模进行了精准探测;最后,为了准确测定采空区的位置、规模、顶板厚度等信息,对高密度电阻率法、瞬变电磁法的探测数据进行处理,并结合现场地质实际情况进行综合解译,形成了采空区分布断面图和平面图。探测结果表明：弓长岭露天矿存在3个浅部采空区和2个深部采空区,进一步说明,将高密度电阻率法与瞬变电磁法有机结合,实现了探测技术的优势集成,有助于实现对采空区进行快速、准确探测。     

瞬变电磁法探测超高水材料注浆治理采空区效果

为研究瞬变电磁法检测采空区超高水材料注浆治理效果的可行性,采用1D正演得到了采空区注浆前后的瞬变电磁响应数据,并对其进行了反演。结果表明:根据注浆前采空区充水性的不同,充水与不充水情况下注浆后二次场感应电压的最大增幅分别约为40%或100%,反演后相应的视电阻率至少降低20%。在华北某矿采空区超高水材料注浆治理效果检测中:证实了注浆前后视电阻率的变化特征与理论结果相符,以视电阻率降低20%为边界推断的有效注浆区域基本准确,证实该方法是可行有效的。     

瞬变电磁法在划定导水断层及含水采空区中的应用

介绍了瞬变电磁法的基本原理、技术和方法.基于导水断层和含水采空区与围岩在视电阻率值上的明显物性差异,利用瞬变电磁法在同一深度视电阻率切片图以及同一测线视电阻率等值线图中的低阻异常来划定断层以及圈定采空区,为钻孔位置确定提供依据,以确保煤矿安全高效的开采.     

矿井综合电法探测技术在某矿采空区探测中的应用

根据激发场源的不同电法勘探分为直流电法及瞬变电磁法,将矿井直流电法与矿井瞬变电磁法同时应用到井下,对巷道底板采空区进行探测。发现直流电法对浅层低阻异常具有极高的横向及纵向分辨能力,瞬变电磁法因其施工效率高、横向分辨率高的特点可快速确定采空区的分布范围。两种方法相互配合相互验证,弥补了单一方法的缺点和不足,提高了探测结果准确性。     

瞬变电磁法在河津福星煤业采空区的应用

针对福星煤业采空和采空区赋水情况,为了更好地进行灾害评价和确定重新开采方案,采用瞬变电磁法对该区域进行勘探,根据采空区的地球物理特征,利用瞬变电磁法,通过分析拟视电阻率断面图,准确地探测出了采空区的位置。     

煤矿采空区地面探测技术与方法优化

为探明鄂尔多斯矿区采空区的分布范围及存在的安全隐患,采用高密度电阻率法、瞬变电磁法、EH-4大地电磁法和浅层地震法等4种地面采空区探测技术,通过野外数据采集、数据预处理(包括干扰信号剔除)和反演计算,作出视电阻率综合剖面和时间剖面,来解译采空区的几何和物性特征,建立了一套适合该区地方煤矿采空区探测的技术方法。结果表明:高密度电阻率法、浅层地震法适合近地表浅层采空区探测,探测深度小于200 m;瞬变电磁法适合中等深度采空区探测,探测深度小于600 m;EH-4大地电磁法适合大深度采空区探测,探测深度小于1 000 m。     

综合物探方法在煤矿采空区积水勘探中的应用

塔山煤矿开采煤层上下部均有采空区存在,如果采空区积水严重,会导致煤矿生产存在巨大安全隐患。为查明采空区积水的范围和位置,采用瞬变电磁法和高密度电阻率法相结合的综合物探方法开展研究。在已知采空区表面对仪器的观测时窗范围、关断时间、采样延时、发射电流、叠加次数等参数进行测试,采用瞬变电磁法对矿井表面进行大面积勘探,通过综合分析发现疑似采空区积水区,在疑似采空区积水区安排高密度电阻率勘探。结果表明：勘探区存在8个采空区,位于目前开采的8#煤层上方,采用高密度电法和瞬变电磁法的综合地球物理方法,可以准确获得采空区积水区的范围和位置。     

顶部富水复杂环境采空区综合处置技术研究

某铁矿山于1980年开始投产，采用竖井开拓，采矿方法为空场法，截至目前形成了诸多采空区，其中上部一矿体回采结束后未及时处理，并且采空区已积水，而下部三矿体正处于回采阶段，其回采过程以及所留采空区可能对上部采空区造成扰动，具有导致上部采空区积水涌至现有回采范围的危险。为保障下部三矿体安全回采，消除上部采空区积水对下部矿体回采过程的安全威胁，采用现场调查、理论分析、定量与定性分析相结合的方式，综合分析了采空区自稳性、后续安全回采范围、综合处置技术方案等。研究表明：下部三矿体回采范围内的8个独立采空区暂时处于相对稳定状态，但长时间暴露会有顶板冒落的危险，其中KQ1#和KQ8#采空区影响波及上部一矿体采空区积水范围，其余6个采空区未波及上部采空区范围，通过技术分析，确定对KQ5#、KQ6#、KQ8#采空区进行充填处理，对KQ1#、KQ2#、KQ3#、KQ4#、KQ7#采空区进行封闭处理，能够保证上部采空区安全和下部三矿体后续回采工作安全，消除矿山开采安全隐患。     

基于层次分析法的采空区危险性评价体系构建

为了给采空区治理实施方案提供有力依据，在基于采空区调查和勘查成果的基础上，分析采空区隐患特点，并依据国家有关政策、法规等的要求，运用层次分析法构建采空区危险性评价体系，并对某县矿井采空区进行危险性评价分级，提出相对应的综合治理利用方案。基于对采空区灾害危险性影响因素的分析，构建了以总体系为基准的8个分体系，分别为:采空区积水危险性、采空区火灾危险性、采空区瓦斯及有毒有害气体涌出危险性、采空区漏风危险性、采空区顶板危险性、采空区地表沉陷危险性、采空区矿震危险性以及采空区地表水土流失危险性评价体系。并提出将各灾害以安全、较安全、较危险、危险4个等级的分级作为参考标准。根据构建的采空区灾害危险性评价总体系，对某县54座矿井采空区各类危险性进行了评价分级，提出了10种典型采空区综合治理利用方案。     

煤矿井下探测中影响不含水断层视电阻率变化的单一主控因素分析

选取晋城矿区典型3号无烟煤试样，在实验室进行单轴加载条件下的电阻率测试实验，并开展矿井瞬变电磁法探测不含水断层现场试验，研究了不含水断层的视电阻率变化特征。结果表明:煤样加载全过程，经过压密阶段、弹性变形阶段、塑性变形阶段、峰值后破裂阶段、残余变形阶段5个阶段；煤样应力应变曲线表现为由低到高再到低的特征，煤样电阻率曲线表现为由高到低再到高的特征；加载过程中，压密阶段、弹性变形阶段应力越大电阻率越小，应力为影响电阻率变化的主控因素；塑性变形阶段，电阻率先减小后增大，应力和裂隙共同影响电阻率变化，由应力为主要因素逐渐转变到裂隙为主要因素；峰值后破裂阶段和残余变形阶段电阻率急速增大，裂隙为影响电阻率变化的主控因素；通过瞬变电磁法探测不含水断层试验，发现不含水断层导致视电阻率明显升高，表明裂隙为影响断层视电阻率单一变化的主要因素。     

瞬变电磁物理勘探法在煤矿采空区水害隐患治理中的研究与应用

为解除煤矿采空区水害通过导水通道对工作面安全开采的重大隐患,减少矿井水害灾难和经济损失,根据现场条件,采用瞬变电磁物理勘探法,对河南能源新疆公司龟兹矿业西井东北部开采初期采空区范围及积水进行探测,运用三维切片技术对瞬变电磁法探测数据进行分析,对采空区积水的水力特征做出评价,为下一步水害综合治理提供可靠依据。     

地空瞬变电磁三维正演模拟及应用研究

煤矿井下工作面形成后，需要经过电磁法探测工作面顶底板及四邻的富含水情况，以保证回采工作安全进行，地空瞬变电磁三维正演研究可以提高探测的精度和效率。研究了地空瞬变电磁三维正演模拟的方法原理及相关理论，分析了关断时段和关断后的电磁响应特征，建立了半空间不含异常体、含有高阻异常体和含有低阻异常体的三维模型，对模型进行积分方程法和FDTD模拟，验证了积分方程法效率高、针对简单模型效果好，而FDTD更适用于复杂地质情况的高精度探测。模拟结果显示，关断时段的电磁响应对高阻异常体反应更明显，关断后的电磁响应对低阻异常体反应更明显。实际应用表明，全波形时域地空瞬变电磁响应三维有限差分数值模拟适用性强，对低阻异常体反应灵敏，探测精度和分辨率高，可为煤矿安全生产提供准确的地质资料，推广应用价值高。     

顶部富水复杂环境采空区综合处置技术研究

某铁矿山于1980年开始投产,采用竖井开拓,采矿方法为空场法,截至目前形成了诸多采空区,其中上部一矿体回采结束后未及时处理,并且采空区已积水,而下部三矿体正处于回采阶段,其回采过程以及所留采空区可能对上部采空区造成扰动,具有导致上部采空区积水涌至现有回采范围的危险。为保障下部三矿体安全回采,消除上部采空区积水对下部矿体回采过程的安全威胁,采用现场调查、理论分析、定量与定性分析相结合的方式,综合分析了采空区自稳性、后续安全回采范围、综合处置技术方案等。研究表明：下部三矿体回采范围内的8个独立采空区暂时处于相对稳定状态,但长时间暴露会有顶板冒落的危险,其中KQ1#和KQ8#采空区影响波及上部一矿体采空区积水范围,其余6个采空区未波及上部采空区范围,通过技术分析,确定对KQ5#、KQ6#、KQ8#采空区进行充填处理,对KQ1#、KQ2#、KQ3#、KQ4#、KQ7#采空区进行封闭处理,能够保证上部采空区安全和下部三矿体后续回采工作安全,消除矿山开采安全隐患。     

基于Stacking集成学习的采空区地面塌陷危险性预测

地面塌陷是采空区最主要的地质灾害，具有突发性、多发性、隐蔽性等特点，危害大且难以治理。针对煤矿采空区地面塌陷危险性预测因素复杂性和相关性的特点，结合陕西省神木市某煤矿采空区地面塌陷的实例，使用Stacking算法组合单一算法，综合分析地面塌陷影响因素，将采空区实测数据代入模型进行分析，对比单一算法的随机森林、提升树、逻辑斯谛回归预测模型，并将Stacking算法与各种改进的Stacking算法进行对比，对地面塌陷进行预测，建立了地面塌陷危险性评判模型及评判指标，为预测采空区引发地面塌陷灾害提供科学的依据。实验结果表明，运用Stacking集成学习方法的组合模型，预测精度有了明显提高。     

矿井瞬变电磁法在石墨矿中的应用

为了对石墨矿采空区及裂隙带富水性进行评价,开展了瞬变电磁法在矿井中的应用方式探究。结合矿井实际条件,将瞬变电磁技术应用到井下巷道内进行探测,采用多匝数和小回线(边长1 m左右)井下测量装置,对即将掘进的巷道迎头进行不同仰角全方位的数据测量;利用瞬变电磁视电阻率晚期公式计算不同方位的视电阻率,绘制同一仰角不同方位的扇形视电阻率剖面图,从而圈定前方的相对富水异常区。通过钻孔进行抽放水并验证,发现瞬变电磁法探测深度大约60 m左右,该方法可有效地预测巷道掘进迎头前方的含水异常,以及前方采空区的积水情况和裂隙发育区的含水情况,从而达到排查水害的目的。