基于瞬变电磁法的超浅层采空区探测

为了研究瞬变电磁法对超浅层采空区的探测效果,以陕北某小煤窑采空区为研究对象,从数值模拟与现场实测2方面对其瞬变电磁响应展开研究。首先针对目标体地质条件建立K型地电模型,从电阻率差异角度论证理论可行性;其次根据理论结果设置采集参数,以电性标志层电阻率差异为依据对采空区分布范围进行推断;最后采用地面钻探对异常区进行验证。结果表明:瞬变电磁法盲区有限,采用240 m×240 m发射回线时最小探测深度小于20 m,能准确反映超浅层采空区的分布。     

瞬变电磁法在采空区煤层气抽采井选址中的应用研究

为给采空区煤层气抽采井选址提供依据,降低废孔率,采用瞬变电磁法对采空区地质资料不明区域进行试验探测。研究了瞬变电磁法在沁水煤田采空区及积水区探测中的适用性,对瞬变电磁发射频率、发射线框大小、发射电流进行了不同参数比对试验;通过对比不同网度条件下的探测成果,在勘查区网度选择20 m×20 m时探测精度较高且经济合理;瞬变电磁法可较精确地圈定采空积水区域,在抽采井选址中提前避开,从而提高钻井抽采成功率。     

煤矿采空区地面综合物探方法优化研究

为实现对煤矿采空区灾害的精细探测,基于采空区类型划分、地面物探方法特点及适用性研究、综合物探案例分析,进行了地面综合物探方法优化。结果表明:煤矿采空区地面精细综合探测应采用2种或2种以上的物探方法,做到地震类方法与电磁类方法相配合、同类物探方法相补充,测网密度布置及参数设定符合探测任务要求;埋深小于50 m的极浅采空区宜采用探地雷达法和高密度电阻率法探测;埋深50~150 m的浅层采空区宜采用浅层地震法、瞬变电磁法或高密度电阻率法探测;埋深150~400 m的中深采空区宜采用地震法、瞬变电磁法、可控源音频大地电磁法或音频大地电磁法探测;埋深大于400 m的深层采空区宜采用三维地震法、可控源音频大地电磁法、音频大地电磁法或瞬变电磁法探测。     

店坪煤矿采空区积水多道瞬变电磁探测技术试验应用

为有效分析巷道与地面多道瞬变电磁探测技术的准确性,以店坪煤矿为例,对该矿10号煤层上覆采空区的积水进行探测。基于10号煤层的水文和地质条件,采用数值模拟的方式对双层采空区下瞬变电磁技术的影响特征进行模拟分析,并在10-200工作面回风顺槽内运用巷道与地面结合的瞬变电磁技术,对10号煤层上覆积水量进行探测,对数值模拟结果进行验证。结果表明,该种探测技术在双层采空区下,当上层和下层采空区均为确定的低阻采空区或当上层采空区为确定的高阻采空区,下层为低阻采空区时,探测效果好,对不同层位的采空区识别度高,数值模拟结果与实测结果一致,10-200工作面上方3号煤层存在着采空区积水。     

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。     

综合物探方法在探测煤矿采空区积水中的应用

为了进一步明确矿井采空区积水情况,在采空区对瞬变电磁法及激电中梯法进行参数优化试验,寻找适合在该区域进行采空区积水探测的参数,利用选定参数对沁裕矿区2号煤层进行瞬变电磁法与激电中梯法综合物探试验。先使用瞬变电磁法对采空区积水情况进行探测,再使用激电中梯法验证采空区积水状况,确定8个疑似采空积水区。通过对综合物探方法所测8处异常区打钻验证,均有水涌出,证明瞬变电磁法和激电中梯法结合探测的结果可信度较高。     

小回线源瞬变电磁探测能力的实验研究

为研究小回线源瞬变电磁法的实际探测能力,进行了现场实验。实验数据显示,小回线源对浅部地层无法识别,但晚期信号较强,对实验地点的探测深度达到了100 m,对该处的地电特征有较好的反映。同时进行了数值模拟,模拟结果与实际探测结果基本一致。研究结果表明,合理选择发射与接收线圈的匝数,可以使多匝重叠小回线装置达到理想的探测深度。     

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。     

矿井瞬变电磁法参数优化试验及超前探测应用

为了精准超前探测采空区及积水区,确保煤矿的安全掘进,通过对已知积水采空区进行矿井瞬变电磁法探测对比试验,分析不同参数对积水采空区电场响应特征的影响,优化了一套适合积水采空区探测的发射频率、叠加次数以及采集密度等采集参数,并将该优化参数应用到井下超前探测实践中,成功发现前方采空区及积水区。结果表明:矿井瞬变电磁法采用6.25 Hz的发射频率、32次叠加以及中密度采集方式,对采空区及积水区超前探测较好;将该采集优化参数应用到晋城矿区井下超前探测,以王台铺矿超前探测应用为例,发现掘进工作面前方存在明显的1处高阻异常体和2处低阻异常体,且分界面明显,其与查明的小煤窑巷道分布区基本重合,后经过打钻验证,正前方50 m之外的高阻异常区见空,通过钻孔透视发现,为小煤窑采空区且无积水,后退30 m,向右侧帮1处低阻异常区打钻,打到深度35 m遇空出水,水量较大,为采空区积水,取得较好探测效果;根据在鄂尔多斯地方煤矿、临汾地方煤矿、晋煤集团、朔州地方煤矿等井下探测总结的经验,一般视电阻率位于30Ω·m以下推断为含水异常,30Ω·m以上推断为不含水正常岩层,更高则推断为高阻异常。     

瞬变电磁法探测浅层采空区的方法与应用

煤矿(积水)采空区等隐蔽致灾因素是煤矿安全工作的重点和难点。结合实例介绍了瞬变电磁法使用中心回线装置在探查浅层煤矿(积水)采空区隐蔽致灾危险源中有关野外施工方法及资料处理解释的方法技术,对比分析了晚期和全区视电阻率算法、阻尼最小二乘法和Occam反演方法,发现Occam反演结果较优,探测成果得到钻孔验证,结果表明较大发射线框的瞬变电磁法能探测煤矿浅层积水采空区。     

厚煤层露天矿地下水瞬变电磁法探测

为了研究瞬变电磁法对厚煤层矿区地下水的探测效果,从数值模拟与现场实测2方面对新疆准噶尔盆地某露天矿地下水进行探测与验证。首先以测井曲线为基础建立厚煤层地电断面模型,数值模拟瞬变电磁感应二次场特征,分析理论探测效果;其次根据现场条件布置瞬变电磁测网,依据理论结果设置采集参数,对实测数据进行处理分析推断地下水分布与地质成因;最后采用地面钻探对异常区进行揭露。结果表明:瞬变电磁法适应厚煤层露天矿地电结构,能准确地反映地下水位置与范围,适合在厚煤层露天矿应用。     

积水采空区地井瞬变电磁法探测

提出一种在地面发射、煤矿井下巷道中接收,探测积水采空区的地井瞬变电磁法。为论证该方法的有效性,建立积水采空区理论模型进行三维数值模拟,计算结果显示积水采空区对二次场Y分量存在明显改变,通过时间测道曲线能准确反映积水采空区位置。     

复杂地形地质条件下老空水瞬变电磁探测技术研究

为了有效探测地形起伏高达263 m、黄土覆盖层厚达55 m的煤矿采空区积水,通过对比试验对瞬变电磁探测法发射线框的大小、发射频率、采样延迟时间、发射电流等进行了优化研究,对比优选结果表明,发射线框的大小240 m×240 m、发射频率16 Hz、采样延迟时间380μs、发射电流15 A为最适合探测区的探测参数。实际探测时布设60条测线,线距40 m,点距20 m,TEM发射线框27个。为消除干扰信号和地形起伏的影响,资料处理时先进行滤波消除噪声,再进行时深转换去除地形起伏的影响。资料解释表明,探测区内9号煤层有2个较大的积水区,15号煤层有3个积水区,积水区面积约891 884 m2,积水约149 090 m3。     

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。     

煤矿采空区无损探测方法研究

为了对小煤矿采空区进行精确的探测,采用综合物探法,研究了瞬变电磁法、高密度电法等原理、然后分别采用三维地震综合法、高密度二维地震法、瞬变电磁法和高密度电法对该煤矿进行了探测,研究得出,二维探测结果和三维综合探测结果,在空间上异常区域具有较高的吻合关系,然后根据该异常区域,在地面圈定了7个验证孔的坐标,由验证孔的工程勘探,验证了该煤矿采空区的位置以及形成采空区的原由,表明了综合物探法对煤矿采空区的探测是可行的、有效的,研究为同地质条件下小煤矿采空区的探测提供了技术支持。     

基于瞬变电磁法的立槽煤采空区结构探测

以新疆乌鲁木齐碱沟煤矿立槽煤上部采空区结构与空间范围为探查目标,通过地面瞬变电磁法理论正反演数值模拟与现场实践,分析+495 m标高上部至地表+800 m标高立槽煤采空区的结构特征和空间分布范围,探测区西侧2处低阻异常分别对应碱沟矿工作面采空区和原安宁渠区煤矿采空区,东侧低阻异常为原安宁渠区煤矿采空区,西侧小矿采空区位于+518 m上部50 m内,结构规律;东侧小矿采空区位于+562 m上部50 m内,结构相对复杂。     

采空区探测数值模拟与电磁响应特征研究

介绍了瞬变电磁法的基本原理及使用瞬变电磁法探测杜儿坪矿采空区的数值模拟与电磁响应特征研究的技术流程,并通过实例验证了该技术可为采空区结构反演提供理论依据,说明该技术对提高资料的解释精度具有较强的实用性和推广应用前景。     

基于瞬变电磁法的采空区探测研究

本文针对泰安煤业开采对地质环境影响的问题,通过现场探查和应用瞬变电磁法对下部采空区进行了预测,进行了大回线源瞬变电磁测线18条,小回线瞬变电磁法剖面700 m,直流测深点6个.确定村庄四周的采空区范围,并推断采空区影响边界.村庄南部和北部基本未受采空区影响,东部受采空区影响较严重,并有一采空区进入村庄内部,为下一步环境治理及保护提供了坚实的基础.     

煤矿采空区无损探测方法研究

随着煤矿的兼并重组以及资源整合,致使小煤矿采空区成为煤矿安全开采的突出隐患,为了对小煤矿采空区进行精确的探测,采用无损探测（综合物探）法,研究了瞬变电磁法、高密度电法等原理、然后分别采用三维地震综合法、高密度二维地震法、瞬变电磁法和高密度电法对该煤矿进行了探测,研究得出,二维探测结果和三维综合探测结果,在空间上异常区域具有较高的吻合关系,然后根据该异常区域,在地面圈定了7个验证孔的坐标,由验证孔的工程勘探,验证了该煤矿采空区的位置以及形成采空区的原由,表明了综合物探法对煤矿采空区的探测是可行的、有效的,研究为同地质条件下小煤矿采空区的探测提供了技术支持。     

煤矿掘进巷道综合水文地质预测与分析

瞬变电磁法在煤矿防治水研究方面有诸多优点:首先瞬变电磁仪结构简单,方便携带,其次仪器对低阻区有着高灵敏度的优势,在探测岩溶发育地区有着不可替代的作用。由于掘进巷道迎头空间相对较小,设计采用多匝、重叠小边长回线,保证满足探测需求。研究表明,物探设备采用40匝、2m×2m的发射回线进行探测,盲区为20m,通过物探成果预测掘进工作面附近底板含水量,结合超前钻探施工,可以较为科学地评判巷道底板岩层富水性。