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.     

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。     

金属棚支架对矿井瞬变电磁探测影响及校正技术

为了消除金属棚支架在矿井瞬变电磁法探测中对电磁场分布的影响,避免对测量结果的误判。根据Maxwell方程组和有限差分原理,采用非均匀网格方法,计算并绘制不同厚度金属层影响下全空间瞬变电磁响应特征曲线,给出校正系数并对金属棚支架的影响进行校正。结果表明,无金属棚支架影响下的视电阻率值沿探测方向由15Ω·m逐渐减小至4Ω·m;而有金属棚支架影响时视电阻率值除沿探测方向逐渐减小外,深部还出现了视电阻率为3Ω·m的局部低阻异常区域;经校正后局部低阻异常区域消失,经钻孔验证为富水假异常区。通过新校正技术能有效消除矿井瞬变电磁法中金属支架的影响,避免假异常区的出现。     

瞬变电磁技术在巷道顶板注浆检测中的应用

通过注浆前后两次探测结果的对比,综合分析前后两次探测的视电阻率值分布规律,判断注浆效果是否满足预期。注浆前,视电阻率值在探测结果图中低阻明显,范围较大,而注浆满足回采要求之后,视电阻率值相对较高,且分布较为均匀,无明显低阻异常,从而排除隐患。此外,若将瞬变电磁资料与钻孔资料相结合,可取的更加准确的结果,有助于矿井瞬变电磁的发展。     

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。     

齐大山铁矿南帮含水构造带探测研究

为解决采空区突发涌水给矿山安全生产带来的安全威胁,以齐大山铁矿为研究对象,以高密度电阻率法含水构造带理论模型的正演模拟研究为基础,运用高密度电阻率法对采场南帮含水构造带的异常范围进行了圈定;运用瞬变电磁法进行了二次探测,并对高密度电阻率法所圈定的异常范围进行了验证。研究表明:含水构造带显示为低阻异常特征,在高密度电阻率法探测成果图中显示的两处低阻异常与含水构造带理论模型的正演模拟结果一致;同时,在瞬变电磁法探测成果图中显示的低阻区域均在高密度电阻率法所圈定的低阻异常范围内,二者相互验证,这两处低阻异常均为含水构造带的地球物理异常特征的显示,表明采用高密度电阻率法和瞬变电磁法组合识别技术可实现对隐伏含水构造带的先导性探测。     

巷道迎头瞬变电磁超前探测技术研究

为进一步查明巷道迎头方向扇形区域地层的富水性特征,采用瞬变电磁法进行超前探测,通过布置9个物理探测点,从7个方向对巷道迎头上覆岩层和底板煤系地层的富水性特征进行探测。综合对比7个方向的视电阻率等值线断面图,选用视电阻率为18Ω·m作为低阻异常区划分阈值,确定了顶底板低阻异常区分布范围,为巷道掘进提供了技术指导,保证了巷道的掘进安全。     

瞬变电磁超前物探在泰安公司的应用分析

为了查明泰安公司11101工作面回风巷迎头前方、前方顶板、前方底板采空水的富水情况,根据YCS256型矿用瞬变电磁仪在遇到富水老空区与围岩在视电阻率值上的明显物性差异,对同一深度视电阻率切片以及同一测线视电阻率等值线中的低阻异常来圈定采空区赋水情况,瞬变电磁法在实际工程勘探中应用案例表明:矿用瞬变电磁仪可有效探测水患情况,对顶底板的富水性、导水性探测均有较高准确性,为巷道的安全、高效掘进提供有效的技术依据。     

瞬变电磁探测技术在煤矿防治水中的应用

介绍了全空间场和半空间场瞬变电磁探测技术的原理和常用工作装置,结合某矿的水文地质概况和开采条件,对其1136、1138工作面采用地面瞬变电磁法进行了采空区积水和覆岩富水性勘查,并对1136工作面进行了矿井瞬变电磁探测,结果表明地面瞬变电磁和矿井瞬变电磁的探测结果较为一致,基本查明了异常区的位置、分布范围和积水情况。根据探测确定的异常目标区域,布置了22个钻孔,其中有16个钻孔出水,并证实2处低阻异常为砂岩含水体。     

浅埋特厚煤层小窑采空区瞬变电磁探测技术研究及应用

根据海拉尔露天矿区实际地质情况建立相应的地球物理模型,对理论地电模型和高阻采空区模型进行三维数值模拟,探讨高阻目标体的瞬变电磁响应特征和分布规律,并确定适合该地区的时深换算系数。结果表明:瞬变电磁法能够比较清晰地反映出地下浅埋高阻目标体,视电阻率等值线横向变化剧烈,受其影响,视电阻率等值线上拱或下凹,形成明显的高阻异常区,与物理模拟实验结论相似,时深换算系数取1.1~1.2时计算得到的视深度与实际地层厚度的误差较小。工程实践表明:对于埋深不大于100 m的小窑采空区而言,只要选择合理的参数,瞬变电磁法能够探测出直径大于5 m的未塌陷小窑采空区,并可查明其空间分布范围和埋深。     

瞬变电磁勘探法在长治地区探测煤矿采空积水区中的应用

为查明长治地区煤矿采空区的分布范围和积水情况及存在的安全隐患,采用瞬变电磁法探测技术探测长治地区众多煤矿采空积水区。通过野外数据采集、处理等做出视电阻率综合剖面,结合探测实例分析了煤矿采空区物探特征,总结了瞬变电磁法在长治地区的应用效果。     

煤矿多层采空区勘察中综合物探方法的应用

煤矿多层采空区地层结构复杂,在采空区的探测中单一物探方法的结果存在局限性和多解性,而且下伏采空区异常信息常受到顶层采空区的影响,导致常规方法可在一定程度上探明顶层采空区,但无法有效探测下伏采空区分布范围。在介绍了地震映像法和瞬变电磁法的基本原理和各自特点的基础上,结合济东煤田某煤矿的勘察实例,研究综合探测煤矿多层采空区应用效果。经钻孔验证综合探测结果可靠。研究结果表明通过地震映像法和瞬变电磁物探方法的综合应用能够有效探测多层采空区空间分布范围。     

瞬变电磁法在煤矿富水性探测中的应用——以神东矿区大柳塔矿井五、六盘区为例

探明煤矿采空区边界及积水情况是煤炭安全生产的前提。为查明采空区边界和富水情况,本文以神东矿区大柳塔矿五、六盘区为例,确定了瞬变电磁法的施工方法和工程布置情况,通过对煤层底板视电阻率顺层切片分析,同时结合测线多测道曲线及视电阻率拟断面图相对低阻异常区,对其平面和纵向分布情况进行了分析,共划分富水异常区7处,进一步推断和解释划分为采空区积水富水异常、顶板砂岩和构造裂隙发育等引起的富水异常3种类型。通过结果分析认为瞬变电磁法在确定低阻异常区中具有显著优势,能较好地对煤矿的富水性进行分析和评价,但会受到地表设施带来的电磁信号干扰且多解性。     

斜井上部流砂层塌陷空洞纳米瞬变电磁法探测

为了获得斜井井筒流砂层塌陷地下空洞的分布情况,采用新型纳米瞬变电磁法进行勘探。工作装置为中心回线型,垂直于井筒走向共布置17条测线。考虑干旱季节流砂层塌陷空洞呈高阻特征,由视电阻率剖面圈定了井筒流砂层段地下空洞的范围。纳米瞬变电磁法探测结果表明:主斜井与副斜井流砂层段均存在两处空洞异常。结合井筒施工流砂层统计数据,综合划定了井筒区域流砂层塌陷空洞范围,为井筒及周边建筑物稳定性评价及治理提供了依据。     

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。     

瞬变电磁法探测工作面上层采空区积水的应用

以和善矿6-1采区6102、6103工作面为例,采用瞬变电磁法对回采工作面上层采空区进行探测,通过数据采集、资料解释,绘制视电阻率剖面、切片图,圈定上层采空区的范围和位置,估算出采空区积水量。实际应用表明,矿井瞬变电磁法针对矿井工作面上层采空区积水可实现全方位的预测预报,能够有效确定煤层顶板采空区积水的位置、范围、水量,同时有效验证疏水效果,为矿井安全生产提供指导。     

瞬变电磁法在采空区疏放水探查中的应用

测试了采空区泄水过程中不同时段的瞬变电磁数据,绘出了探测区的视电阻率分布图。通过对比分析采空区疏放水过程与探测结果断面图上的异常区域反映,证实了该方法在煤矿采空区勘查中的有效性和实用性。通过计算采空区疏放水过程的视电阻率,分析了采空区含水与不含水条件下的视电阻率变化规律。     

工作面迎头瞬变电磁法探测及探放水设计

以贵州省息烽县某煤矿1406沿煤层回风巷为例,通过对该巷道进行瞬变电磁探测,探明该巷道前方煤体视电阻率较高,仅有1处低阻异常区,表明该区域不存在较大的水体和裂隙带。根现场据钻孔显示,该区域无大的水体及含水层,仅有小裂隙存在少量的裂隙水,与瞬变电磁探测成果基本一致,表明瞬变电磁探测成果较为可靠,可用于矿井作业点水害预测。     

基于电性标志层识别的瞬变电磁精准处理技术

地面瞬变电磁资料解释精度的进一步提高一直是该方法研究的重点内容。以瞬变电磁烟圈效应扩散理论为依据,通过双倍旅程和平均速度概念建立了时深转换方法,以克服瞬变电磁采用简单经验公式计算实测数据时可能出现的深度翻转问题;以三维地震成果数据获取的9号煤层深度作为电性标志层校正标准,采用视电阻率微分极值点识别该电性标志层,通过比值法计算相应瞬变电磁测点的深度校正系数K值,然后采用内插方法得到测区任意点K值,以校正瞬变电磁在计算探测深度时出现的偏差。通过堡子矿钻孔ZKB1-1和ZK201电阻率测井资料分别建立了正演理论模型,计算了瞬变电磁响应,并和钻孔旁瞬变电磁实测数据的视电阻率微分极值对比,结果表明,两者基本一致,能够准确识别电性分界面。以矿区256线和344测线为例说明了电性标志层识别效果,计算了堡子矿全区深度校正系数,对该区资料进行了精细处理,圈定了工作区奥灰顶低阻异常区,以视电阻率为基本参数,分析评价了该区的地层赋水性强弱。根据奥灰顶视电阻率平面图以及地表径流,结合断层构造的分布特征,确定了导水通道存在及位置。最后通过钻孔验证表明:该方法处理探测深度精度误差小于5%,达到了对地面瞬变电磁资料的精细解释。     

大定源瞬变电磁法在探测煤矿采空区中的应用

阐述了大定源瞬变电磁法的基本原理、中心回线的视电阻率计算公式和低阻层下的数据校正方法。设计工区测线布置,观测完二次场后,对数据进行预处理。剔除畸变数据,反演、绘制视电阻率断面图和平面图,结合地质资料对煤矿采空区作出解释。针对采空异常区进行打钻验证,异常区富水性与推测相符。探测结果表明,大定源瞬变电磁法对解决煤矿采空区地质问题是一种快捷、高效的勘查手段。