用瞬变电磁法探查综放工作面顶板水体的研究

随着机械化综采设备在煤炭开采中的普及,对煤层顶板管理要求愈来愈高,其中煤层顶板水害体的发育将影响综采设备充分发挥效能,甚至会威胁工作面安全回采．提前查明煤层顶板水害体发育位置,为在井下布置探放水钻孔提供依据,是目前矿井地球物理勘探亟待解决的问题．基于地面瞬变电磁法理论及应用技术,根据井下实际应用环境,研究出采用非接触式、多匝数的正方形重叠回线（边长2m左右）装置探测工作面顶板水害体发育位置．依据瞬变电磁场”烟圈效应”理论和物理模拟相似准则,推导出全空间瞬变电磁法视电阻率计算数学模型,并对矿井瞬变电磁探测综放工作面顶板水害技术进行了研究．采用矿井瞬变电磁技术查明综放工作面顶板水害体发育位置,通过井下疏放水钻孔和工作面回采资料验证,该方法探测综放工作面顶板水害体发育的空间位置不仅行之有效,而且明显优越于其它矿井物探方法．     

基于聚类算法的钻孔瞬变电磁视电阻率立体成像方法

煤矿井下地球物理水害超前探测要求探测点20 m范围内不得有积水和金属物体,传统电磁法超前探测技术已不能满足要求,钻孔瞬变电磁法通过将收发装置送入掘进工作面前方的钻孔中进行探测,既远离了巷道中的各种干扰,又提高了隐蔽致灾水体的探测精度。为解决该方法对钻孔径向异常体的准确定位解释难题,通过三维正演总结了其水平分量异常响应特征,提出了异常体象限确定准则,研究了根据水平分量幅值和异常象限综合求取异常体工具面角的计算方法。将由垂直分量计算得到的每一个视电阻率视为独立异常体,基于K-means聚类算法对相应的水平分量异常曲线特征值进行二分类,实现了全数据集的视电阻率象限自动划分,结合异常工具面角算法研究得出钻孔瞬变电磁视电阻率立体成像方法。最后计算了三维数值模型的立体成像结果,对钻孔径向的小规模低阻异常体取得了良好效果。结果表明:基于K-means聚类算法的钻孔瞬变电磁视电阻率立体成像方法是地球物理与机器学习的有机结合,该方法能够为井下掘进工作面隐伏水害超前探测精细解释提供技术支撑。     

瞬变电磁对含水层的超前探测效果分析

在隧道开挖过程中,掌子面前方多存在充水、充泥断层或裂隙等地质病害体形成的含水夹层.基于等效导电平面法基础上的视纵向电导二次微分成像方法,利用“H”型地电模型理论得到含水夹层的视纵向电导微分成像响应特征和识别方法,提出视电阻率和视纵向电导相结合进行含水夹层的探测方法,以此来指导瞬变电磁法在隧道内的超前地质预报工作,提高了瞬变电磁探测的精度及准确度.     

瞬变电磁法在基岩裸露地区探测煤系水的应用研究

瞬变电磁法是利用不接地回线或接地电极向地下发送脉冲式一次电磁场,用线圈或接地电极观测由该脉冲电磁场感应的地下涡流产生的二次电磁场的空间和时间分布,从而来解决有关地质问题的时间域电磁法.电法勘探也叫电阻率勘探法,其主要参照依据是电阻率值的大小.含水地层及构造的电阻率值较不含水地层电阻率明显变小,尤其是对低阻反映灵敏、勘探深度大等优点,分析利用瞬变电磁法进行地下水探测是行之有效的.     

浅湖区水上瞬变电磁法探测地下构造效果研究

本文应用水上瞬变电磁方法探测承德坝上地区月亮湖水文地质结构。为了解浅湖区深部地层、断裂及导水构造特征,在总结前人开展的水(海)上瞬变电磁勘探经验的基础上,采用晚期道信噪比较高的中心回线(大定源)瞬变电磁装置,对水下岩层垂向结构及隐伏断裂进行了探测。通过采集试验确定了有效的工作参数,在严格数据采集过程、选用合理的数据处理方法基础上取得了较好的应用效果。结果表明:大定源瞬变电磁装置在浅湖区可达到200 m的探测深度,垂向可分辨厚度为21～50 m的玄武岩层,剖面深部地层横向连续性好,不存在导水断裂,湖区下方探测结果受"低阻屏蔽效应"影响存在相对低阻异常,地质解释须结合地质资料综合研判。本次工作可为其他浅水区瞬变电磁勘探提供借鉴。     

瞬变电磁法在抗旱找水中的应用

在云南石灰岩地区进行抗旱找水勘探中,基于富水断层破碎带与完整围岩在视阻率值上的明显物性差异,利用瞬变电磁法在多测道剖面上的双峰异常及等视电阻率值上的低阻异常来圈定富水区,为钻孔位置确定提供依据.     

矿井瞬变电磁法在老窑水超前探测中的应用

介绍了矿井瞬变电磁超前探测技术的原理与方法,在某矿2号总回风巷的掘进过程中,采用该技术对掘进头前方的老窑积水区进行了探测。探测结果表明,矿井瞬变电磁超前探测技术能准确圈定老窑水的位置,其施工方便快捷适于实时跟踪探测,但对积水量仅能做定性评价而不能给出定量解释,视电阻率断面图上探测异常区域分布比实际积水区间要大,且侧帮测点易受到金属锚网支护的影响,同时由于采用多匝小回线装置形式,发射电流关断时间过长,存在近距离探测盲区。     

瞬变电磁法在煤矿采空区的应用研究

介绍了瞬变电磁法探测采空区的基本原理.对煤矿采空区傲了正演模型,得出的异常响应对实际的资料解释有很大的指导意义.根据采空区的地球物理特征,通过分析多道电压感应剖面图和视电阻率拟断面图,可以准确的探测出采空区的位置.以山西灵石采空区为例介绍了瞬变电磁技术在煤矿采空区的应用及取得良好的效果.     

井下瞬变电磁法在底板富水异常区探测中的应用

介绍了井下瞬变电磁法探测底板富水异常区的原理和视电阻率计算方法及常用回线装置,根据现场地质水文资料,并结合实际巷道工作面操作环境,应用PROTEM EM-47HP系统,采用偶极回线装置,对豫西某矿12031工作面底板进行富水异常区探测,表明了该系统对低阻异常体敏感、定向性好、精度高的特点.利用BETEM后处理软件分析数据,经时间-深度转换,正-反演处理得到底板地层视电阻率断面图,初步确定了存在突水危险的富水异常区域,为下一步钻孔查证提供了依据.     

矿井瞬变电磁法在巷道迎头超前探测中的应用

介绍了矿井瞬变电磁法超前探测在井下运用的基本原理、技术和方法。在数据采集过程中,通过调整天线的法线与巷道底板的夹角,探测巷道顶板、顺层和巷道底板方向上介质的电性变化情况。对采集到的数据进行畸变处理、深度校正后,绘制视电阻率等值线断面图。探测结果表明,该方法能准确圈定巷道迎头前方的地质异常并反映出异常体的空间特征,对解决巷道掘进迎头前方的地质异常是一种快捷、有效的勘查手段,可以为煤矿水害的预报和防治提供重要的技术依据。     

Prediction Technology of Buried Water- Bearing Structures in Coal Mines Using Transient Electromagnetic Method

Buried water-conducting and water-bearing structures in front of the driving head may easily lead to water bursts in coal mines. Therefore,it is very important for the safety of production to make an accurate and timely forecast about water bursts. Based on the smoke ring effect of transient electromagnetic fields,the principle of transient electro-magnetic method used in detecting buried water-bearing structures in coal mines in advance,is discussed. Small multi-turn loop configurations used in coal mines are proposed and a field procedure of semicircular sector scanning is presented. The application of this method in one coal mine indicates that the technology has many advantages compared with others. The method is inexpensive,highly accurate and efficient. Suggestions are presented for future solutions to some remaining problems.     

瞬变电磁法在探测煤矿采空积水区中的应用

探测煤矿采空积水区通常较难,但可以充分利用瞬变电磁法对低阻地质体反应灵敏和分辨率高的特点,通过精细处理和分析研究,从而有效地探测采空积水区。本文介绍了瞬变电磁法的基本原理,阐述了瞬变电磁法在探测煤矿采空区中的应用,根据工作区域特有的物性地质条件,结合视电阻率断面图,分析视电阻率断面图,探测出煤矿采空区以及积水区的位置及范围。     

瞬变电磁法在城区建筑基坑中的防空洞探测

防空洞探测属于地下洞体探测中的一种特殊工程地质问题.选用小线框瞬变电磁法应用于地下空洞的探测,对于施工区地表有较强的适应能力,工作效率较高.其数据处理解释采用全期定义将实测瞬变衰减曲线转换为视电阻率一深度曲线,根据地下空洞的瞬变电磁响应特征分析等视电阻率曲线的形态来确定空洞体存在,证明了在城区建筑基坑中采用小线框瞬变电...     

矿井音频电透视在矿井工作面探测中的应用

介绍了音频电透视方法的基本原理、工作方法和资料解释,分析了工作面的富水区及分布范围。音频电透视探测的煤层工作面综合视电导率高异常与岩层的裂隙性及其充水程度具有很强的关联性。结果表明,音频电透视探测成果能够综合反映工作面含水情况。通过实例说明音频电透视在工作面富水性探测方面的应用效果。实践证明矿井音频透视技术是该矿探查工作面内部顶、底板内含、导水构造最有效的物探方法。     

采场底板破坏带电法动态监测实验

应用直流电阻率技术,开发出了采场底板破坏带及底板水动态监测系统,应用该系统能够动态监测工作面及其采空区底板岩石的破坏程度以及底板水的运移过程,对工作面及其采空区的底板突水达到了早监测、早预测、早防治的目的。该系统由电阻率数据采集系统、数据接收转换系统和数据处理系统三部分组成,并将该系统成功地应用于某工作面的监测,总结出了许多宝贵的地质结论。     

综合物探方法在湖南某贫水板岩地区找水的应用研究

选取位于“衡邵干旱走廊”上的湖南省邵东县蔼竹村为例,研究和分析利用综合物探方法在贫水板岩地层内找水的可行性。通过采用视电阻率联合剖面法、高密度电阻率法和激电测深法相结合的综合物探方法进行探测,可有效地查明区内赋水相对有利的断层构造等部位,从而实现间接找水的目的。研究结果表明:在板岩地区,先通过视电阻率联合剖面法和高密度电阻率法确定区内异常的大致位置,再结合激电测深,既能查明异常在垂向上发育状况,又可根据极化率参数来分析判断出低阻异常到底是“水”还是“泥”,找水效果良好,为类似地区物探找水提供了实际经验。     

储层电各向异性模型的瞬变电磁响应

采用数字滤波算法对储层电各向异性模型的瞬变电磁响应进行数值模拟,首先在频率域计算出各向异性模型的电场响应,然后利用正弦变换将计算结果转换到时间域。通过对电偶极子源激发下的层状各向异性模型的瞬变电磁场进行计算,结果表明:对薄互层模型而言,当中间薄层为高阻时,视电阻率曲线在晚期随各向异性系数的增大而抬升,且各向异性的影响大于厚度的影响。当中间薄层为低阻时,各向异性系数对视电阻率曲线无影响。这对指导瞬变电磁对油藏勘探具有重要意义。