矿井瞬变电磁法小线圈装置的电磁场响应特征研究

研究小尺寸且方便在井下安装的瞬变电磁法探测装置,可为掘进巷道随掘随探和预报水害提供新思路。基于全空间瞬变电磁理论,采用三维时域有限元法进行数值模拟,探讨了小线圈激励获得的二次场响应特征和磁芯线圈接收的瞬变电磁响应特征。构建巷道掘进工作面前方含水断层地质-地球物理模型,研究了小线圈装置对含水断层的瞬变电磁响应特征,对比分析小线圈与常规线圈超前探测的效果差异。研究表明:小回线源激励产生的感应电动势衰减规律与常规发射线框对应的感应电动势随时间变化规律相同,磁芯线圈能有效地提高感应信号强度;小线圈装置与常规线圈装置探测应用效果良好,可以有效解释低阻区分布范围,探测结果与巷道掘进验证结果吻合。结合井下现场试验,验证了小线圈装置应用于矿井瞬变电磁法超前探测的适用性和有效性。     

矿井瞬变电磁法在煤矿中的探测方法及异常特征分析

基于矿井瞬变电磁原理,分析了固定平移法、转换角度法、综合法等矿井瞬变电磁探测工作方法及其适用范围。通过实例研究了断层裂隙水、充水陷落柱、采空区积水、导水裂缝带等矿井瞬变电磁探测异常特征,结果表明:矿井瞬变电磁对各个含水异常体的反应较为明显,且呈现出不同的异常特征。通过矿区井下含水构造实地探测和井下巷道超前探测跟踪试验,研究了瞬变电磁探测的准确率,统计得出矿井瞬变电磁整体探测成功率约为86.2%,是井下比较实用的探测水害的物探方法。     

基于矿井电法的水害超前探测技术的研究

 在煤矿巷道掘进过程中,极易遇到断层、裂隙等含水构造以及采空积水等含水体。为了对前方各类含水体进行有效的预测预防,消除突水的潜在威胁,保证煤矿的安全掘进,本文以煤矿超前探测应用最广的矿井瞬变电磁法和矿井直流电法探测技术为例,通过井下超前探测数据采集、数据预处理和反演计算,形成电阻率剖面图,来解释巷道掘进头前方含水情况,建立了一套适合煤矿掘进过程中超前预报含水体的技术方法。结果表明：矿井瞬变电磁法可以多角度多方位探测,对大、中型含水体能较好的圈定分布范围;矿井直流电法对正前方进行探测,抗干扰能力强,对小型含水体能较好的区分距离;综合采用矿井瞬变电磁法和矿井直流电法对各类含水体探测更为精细。     

矿井TEM探测导水陷落柱及检测注浆效果

采用矿井瞬变电磁法在煤矿井下巷道内探测工作面底板下导水陷落柱,效果显著,对比陷落柱注浆前、后探测结果显示注浆效果明显,是探测煤矿导水陷落柱及检测注浆效果的理想物探方法.     

不同视电阻率导体对瞬变电磁法的响应特征分析

基于瞬变电磁法的勘查理论,结合矿井瞬变电磁勘查技术在晋城矿区井下的应用,分析了矿井瞬变电磁勘查技术对晋城矿区井下采掘工作面煤层顶、底板赋水异常区以及巷道掘进面前方地质异常体的探测应用效果。通过在晋城矿区某些矿井的应用,结合工作面的回采及探放水钻孔的验证,阐明了矿井瞬变电磁法勘查技术对晋城矿区井下顶、底板赋水异常区、采空区、地质构造(陷落柱、断层等)有一定的探测效果,对矿井的安全生产、施工有一定的借鉴作用。     

煤层顶板致灾水体井上下双磁源瞬变电磁响应及应用

煤层顶板隐蔽致灾水体是矿井水害之一,矿井瞬变电磁法是探测矿井灾害水源的主要方法之一。由于矿井瞬变电磁法采用多匝小回线装置,发射磁距小,其探测深度不能满足大深度矿井对煤层顶板探测的要求。基于此,提出了井上下双磁源对煤层顶板进行立体探测的新方法。利用有限差分数值模拟技术,对井上(地面)激发,井下巷道接收和井上下双磁源激发,井下接收2种装置瞬变电磁响应进行了对比,结果表明:当顶板含有富水体和不含有富水体时,瞬变电磁响应特征均有明显的差异,主要表现为:在感应电位衰减曲线交叉点左侧,顶板存在含水体时曲线幅值相对较小,而在交叉点右侧幅值相对较大,表明该曲线特征与顶板富水性密切相关。分别采用井上下双磁源激发、巷道接收和井下磁源激发、巷道内接收2种工作方式在某矿进行煤层顶板含水体实际探测,探测结果表明:当煤层顶板富水性较强时,井上下双磁源激发、井下接收与井下激发、井下接收的瞬变电磁响应特征与数值模拟结果一致,交叉点左侧井下单磁源激发的视电阻率值明显低于井上下双磁源激发视电阻率值,而在交叉点右侧情况正好相反;当顶板富水性较弱时,2种情况所测的视电阻率曲线趋势基本一致,实际探测结果与钻孔资料吻合良好,对大深度矿井顶板隐蔽致灾水体的探测提供了一种新的有效探测方法。     

利用矿井瞬变电磁法超前探测走向导水断层研究

导水断层给井下安全生产带来严重的灾害隐患,为了推进矿井瞬变电磁法的实用性,开展了导水断层瞬变电磁场响应特征研究。基于三维低阻薄板地电模型,采用理论分析、物理模拟相结合的方式,探讨了板状导体上感应涡旋电流与一次场的激发关系,研究了走向导水断层矿井瞬变电磁超前探测视电阻率响应特征。研究结果表明:1感应涡旋电流主要与板状体有效切割一次场磁力线多少有关,激励角30°~60°时,感应涡旋电流较强;2矿井瞬变电磁超前探测扇形视电阻率等值线图上,走向导水断层呈现左右对称分布2个低阻异常夹中间1个高阻异常的响应特征。研究结果应用于工程实践,取得了良好效果。     

瞬变电磁技术在煤矿井下的应用

利用瞬变电磁法在煤矿井下巷道开展了超前和侧向探测含水构造及富水性的试验研究。试验结果表明,井中瞬变电磁法具有定向性(方位性)好、探测距离大、对水敏感性强等突出优点,是矿井井下探测含水构造及富水性的有效方法。     

矿井瞬变电磁探测噪音特点及处理方法

在煤矿井下进行瞬变电磁探测过程中,受到井下设施的干扰使探测结果有时失真,研究矿井瞬变电磁法探测特点和资料处理方法,对正确的地质解释起着决定性的作用。文章分析研究了几种矿井常见的干扰噪音的瞬变电磁响应特征和处理方法,为矿井物探工作起到了一定的指导作用。     

复杂断层带富水性矿井瞬变电磁法探测研究

复杂断层带富水性的探测关系到矿井的采掘安全。探讨了矿井瞬变电磁法超前探测的基本原理与技术方法,分析了断层带富水性的地球物理响应特征,结合某矿巷道掘进前方断层带出水位置的矿井瞬变电磁法探测,提出了立体探测方案,对探测结果进行了分析解释,得到钻探验证。研究表明,利用矿井瞬变电磁探测技术可以有效地获得掘进巷道前方复杂断层带的富水程度、位置和范围,可以为掘进巷道防治水工作提供可靠的技术保障。     

瞬变电磁法在预测任楼矿导水陷落柱中的作用

将地面瞬变电磁法应用于煤矿井下,探测任楼煤矿某工作面底板导水陷落柱的形态及位置,并对矿井瞬变电磁法探测技术、资料解释结果和矿井瞬变电磁法特点进行详细分析。应用效果证明矿井瞬变电磁法技术对探测煤层底板导水构造是一种行之有效的方法。     

瞬变电磁法在预测任楼矿导水陷落柱中的作用

将地面瞬变电磁法应用于煤矿井下，探测任楼煤矿某工作面底板导水陷落柱的形态及位置，并对矿井瞬变电磁法探测技术、资料解释结果和矿井瞬变电磁法特点进行详细分析。应用效果证明矿井瞬变电磁法技术对探测煤层底板导水构造是一种行之有效的方法。     

带式输送机影响下矿井瞬变电磁响应特征与校正研究北大核心

为了减小带式输送机对矿井瞬变电磁法探测造成的干扰影响,采用数值模拟与现场试验分析了带式输送机对矿井瞬变电磁法探测的响应特征,探讨采用多项式拟合校正函数进行干扰压制的处理方法。研究表明:带式输送机的干扰对二次场的前、中期的影响大于后期,并存在一定的时移;非干扰数据与干扰数据的比值与采集时间存在一定关系,采用校正函数可有效地剔除带式输送机形成的假异常,大大提高了矿井瞬变电磁法的探测效果。     

带式输送机影响下矿井瞬变电磁响应特征与校正研究

为了减小带式输送机对矿井瞬变电磁法探测造成的干扰影响,采用数值模拟与现场试验分析了带式输送机对矿井瞬变电磁法探测的响应特征,探讨采用多项式拟合校正函数进行干扰压制的处理方法。研究表明:带式输送机的干扰对二次场的前、中期的影响大于后期,并存在一定的时移;非干扰数据与干扰数据的比值与采集时间存在一定关系,采用校正函数可有效地剔除带式输送机形成的假异常,大大提高了矿井瞬变电磁法的探测效果。     

矿井地面-井下电性源瞬变电磁探测响应规律分析

为了避免井下瞬变电磁探测面临的金属强干扰、高瓦斯矿井防爆等要求,对矿井地面布置瞬变电磁发射源,在井下巷道、采场接收的瞬变电磁探测方法进行研究。采用三维时域有限差分法建立电性源瞬变电磁三维正演算法,研究地面电性源发射,井下巷道接收的瞬变电磁响应规律。首先采用均匀半空间模型和层状模型研究地下接收瞬变电磁场的曲线形态特征以及对地层电阻率变化的敏感性,并考察接收排列的最佳方位角和收发距。以层状模型为例设置均布的5条测线接收排列,计算了不同接收点的瞬变电磁响应响应曲线,对比分析曲线形态,得到电性源瞬变电磁地面发射、井下接收采集范围和传播规律,即:1电性源磁响应在垂向(broadside)排列方向比在轴向(inline)排列幅值大,井下接收的最佳测线方向为垂直排列方向;2发射长度为1 km的电性源井下接收有效探测深度可达到1.5 km;3电阻率较高的煤层对接收点响应曲线的影响不大。其次,设计包含顶板水和底板水的模型,计算得到了不同类型含水层的响应规律,对比曲线可以发现明显的异常差异。最后,设计一个包含断层的复杂模型,得出了倾斜充水断层影响下的瞬变电磁响应曲线。得到地面发射-井下接收的瞬变电磁方法的采集范围和传播规律,最佳方位角为垂直排列方向;地面发射-井下接收的瞬变电磁方法对顶板水和底板水有一定的分辨和识别能力;地面发射-井下接收的瞬变电磁方法能够初步对倾斜充水断层的电磁场响应进行识别。该方法仅要求接收机在井下,易于进行本安设计。     

铁轨影响下煤层底板瞬变电磁探测技术应用

为了减少铁轨对瞬变电磁探测煤层底板的影响,采用物理实验模拟和井下试验相结合的方法,研究了铁轨影响下煤层底板的瞬变电磁响应特征,并总结出瞬变电磁响应规律。结果表明:受铁轨影响的瞬变电磁感应电位明显增大,感应电位衰减时间延长,含水异常区的视电阻率值明显低于未受铁轨影响时的视电阻率值。经校正得到的视电阻率断面图能准确反映煤层底板含水异常区的位置范围和赋水情况,提高了铁轨影响下瞬变电磁探测煤层底板含水异常区的准确性。     

深部采场突水构造矿井瞬变电磁法探查理论及应用

在分析深部采场水文地质特征基础上，采用矿井瞬变电磁探查技术查明深部采场突水构造位置.根据井下巷道的实际应用条件，将瞬变电磁技术应用到井下巷道内进行探测，开发了采用非接触式、多匝数和小回线（边长2 m左右）井下测量装置; 根据瞬变电磁场“烟圈效应”理论，推导出全空间瞬变电磁视电阻率计算公式和由视电阻率-时间曲线计算视电阻率-深度曲线的数学模型，对矿井瞬变电磁探查技术进行了研究;研究出应用于井下探测巷道周围空间不同位置、不同形态突水构造瞬变电磁探测装置、探查技术及资料处理和解释方法.采用矿井瞬变电磁法在多个矿井探测深部采场突水构造进行了实际应用，通过井下注浆或疏放降压钻孔验证，该方法探查深部采场突水构造位置是非常有效的矿井地球物理方法之一.     

物探技术在煤矿注浆堵水工程中的应用研究

以王坡煤矿3210运输巷为研究对象,分别采用地表高密度直流电法、地表瞬变电磁法和井下瞬变电磁法对研究区域探测,同时根据探测结果圈定注浆充填加固区域,在此基础上,选择合理的注浆工艺,对井下异常区域进行注浆处理;最后,通过3种地球物理探测仪器对注浆区域重新进行探测,通过注浆前后注浆区域视电阻率变化进行对比,分析认为注浆效果较好,达到了预期堵水和加固的目的。应用结果表明,物探技术在检验煤矿注浆效果好坏应用中可行。     

掘进巷道构造富水性电法探测综合应用研究

从电法超前探测技术的应用原理、实施方法等方面分析,分别阐述了目前二维直流电法、瞬变电磁法、三维高密度等超前探测方法的优缺点和在实际应用中的适用条件。根据井下巷道现场工作环境,采用矿井三维高密度超前探测技术、矿井瞬变电磁超前探测技术,对掘进巷道前方断层富水带进行综合探测并对比分析。探测结果表明:三维高密度电法较矿井瞬变电磁方法具有更广的适用性、抗干扰能力;矿井瞬变电磁方法具有较高的低阻分辨能力、一定的探测方向性;两者综合应用于巷道前方构造富水区探测中具有互补性强、精度高等特点。     

矿井瞬变电磁全空间多匝小回线超前探水

介绍了矿井瞬变电磁法全空间探测的基本原理,分析了其在水害超前探测中的地质效果、井下干扰影响因素以及多匝小回线工作装置参数设计,实现围岩与采空区的富水异常区探测,巷道超前隐伏导含水构造预测及含水陷落柱勘查等。现场应用表明:对物探圈定的疑似低阻异常区域经钻探验证,钻探结果与物探判断一致,说明瞬变电磁法地质解释成果准确可靠,可为矿井防治水工作提供有效的技术支持。