瞬变电磁法在积水采空区探测中的应用

介绍了典型的煤矿积水采空区模型的瞬变电磁响应特征,通过瞬变电磁法应用于陕北某小窑采空区探测的成果表明,瞬变电磁法在积水采空区探测中的应用效果良好,值得推广。     

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。     

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。     

基于瞬变电磁法和大地电磁法的煤矿积水采空区探测

为确定瞬变电磁法和大地电磁法探测煤矿积水采空区的有效性,基于两种方法的基本原理和工作方法,以鸡西矿区庆东煤矿工程实例,应用瞬变电磁法和大地电磁法对该煤矿勘探区进行地面综合物探,通过探测反演成果与已知资料对比分析,进行钻探验证研究。结果表明,两种方法探测的反演结果视电阻率变化特征基本相似,都能较好地反映出地层的电性特征,推断勘探区存在1处积水采空区的分布范围也较为吻合,与现场实际资料及钻探结果基本一致,验证了这两种方法的有效性。瞬变电磁法和大地电磁法综合物探能够作为寻找煤矿积水采空区的有效方法,可为煤矿防治水工作提供技术支持,具有十分重要的工程应用价值。     

瞬变电磁水平分量在采空区探测中的应用

我国是当今世界上第一产煤大国与第一消费量大国,煤炭资源丰富,煤矿开采历史很久。煤矿地质灾害防治问题显得尤为突出,一些大水矿井由于水文地质情况不明而导致的事故时有发生。因此探明煤矿采空区、断层、陷落柱和风氧化带,并对采空区、陷落柱及局部地层富含水性进行评价是煤矿安全生产急需解决的问题。近年来,瞬变电磁法多被我院用于探明煤矿采空区的空间分布和积水情况,探测目标特征多表现为横向不均匀,但该方法一直停留在对瞬变电磁场垂直分量信息的解释应用上,对于目前的生产活动而言,信息量较少、勘探精度低,难以提高解释水平。而瞬变电磁水平分量响应的变化比垂直分量响应更明显,比垂直分量具有更高的分辨率,因此以某采空区探测工程瞬变电磁资料为例介绍水平分量的应用及效果[1]。     

瞬变电磁法在探测煤矿采空积水区的应用

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.以吉林某煤矿和山西某煤矿采空积水区探测为例,介绍了瞬变电磁法在探测煤矿采空积水区中的应用及效果.     

地面-巷道瞬变电磁法探测采空区积水的应用

为探测呈祥煤矿副斜井在3#煤层下方是否充水,进行了地面-巷道瞬变电磁探测技术的应用。结合一矿81402工作面上方存在不明采空积水区、距离较远、井下正常超前物探难以覆盖的现状,制定了地面-巷道瞬变电磁探测方案。应用过程中发现,相对传统瞬变电磁法,地面-巷道瞬变电磁法受地形影响较小,对浅部数据地质信息反应较好,所观测的数据质量比较高。此外,3条巷道对采空区积水的位置有反映,与调查的采空区积水位置基本一致。实践表明,探测结果为采空区积水的防治提供了参考依据,可以运用到类似工程问题的实践中。     

煤矿采空区及其含水性综合物探技术

针对煤矿积水采空区普遍存在的问题现状,基于瞬变电磁法和EH4大地电磁法的理论,通过分析二者特点及局限性,提出综合运用这2种方法探测煤矿积水采空区,并进行了现场应用。研究结果表明:采用综合探测方法能够有效地解决单一方法干扰大、精度低的弊端,探测结果较为可靠,可以有效地对采空区范围及其含水性进行探测与评价,防止重大突水事故发生。     

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。     

矿井瞬变电磁法对上层煤层采空区积水的探测应用

针对煤矿开采中的水害,将瞬变电磁法技术引入井下,探测煤层采空区的积水。在某煤矿15#煤层中应用瞬变电磁法进行探测上层9#煤层采空区积水的探测应用试验表明,瞬变电磁法在矿井防治水技术方面有非常好的实用性和准确性,能为企业带来很好的安全效益。     

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。     

复杂地形条件下不积水采空区的TEM探测

受复杂地形条件的影响,快速准确探查不积水老窑采空区是煤矿地球物理勘探的研究难点。通过研究瞬变电磁法在煤矿水文物探中的探测技术,利用该方法受地形影响较小的特点,回避对低阻体反应敏感的思路,选用小发射线框、高发射频率、合适的时间窗口,在其他物探方法无法施工的地形复杂地区,完成了不积水采空区的探测工作,总结了其在探测资料中的高阻电性反映特征,推断的不积水采空区范围与巷道掘进揭露情况相符合,表明该方法可以用于煤矿高阻采空区的定位探测。     

积水采空区地面-钻孔瞬变电磁探测技术

小煤窑积水采空区威胁煤矿安全生产,为有效识别钻孔旁侧遗漏的积水采空区并确定其空间位置,采用地面发射阶跃磁场、钻孔中接收三分量感应场的观测方式进行地面-钻孔瞬变电磁探测。通过构建积水采空区地电模型,正演分析了异常的响应特征及异常场随异常体电阻率、规模和相对钻孔距离变化的规律。计算结果表明:异常场的3个分量均响应明显,X,Y分量过零点与Z分量极值点对应异常体深度;X,Y分量幅值相对较小,但为纯异常场,便于识别和提取;Z分量幅值相对较强,但异常场为背景场的千分之一,不易识别和提取;由于更接近异常体,地面-钻孔观测方式相比地面瞬变电磁采集到的Z分量异常信号更强;异常响应强度随异常体电阻率降低、规模增大、距离减小而增强。基于等效电流环理论,设计了最小二乘约束反演算法,通过反演拟合异常场能获得异常体的中心坐标、倾角、尺寸等参数,实现异常体的空间定位。在陕西省榆林市某煤矿使用地面-钻孔瞬变电磁法开展积水采空区探测实验,采集的X,Y分量数据在目标层附近表现明显的异常响应特征,通过对1.0 ms和1.3 ms的异常场数据进行反演拟合,发现并推断钻孔北侧存在小煤窑积水采空区,反演结果得到后期钻孔验证,与实际揭露情况吻合。理论分析与现场实验证明:地面钻孔瞬变电磁法能有效探测到钻孔旁侧的积水采空区,实现"一孔多用"并突破"一孔之见",为小煤窑积水采空区的精细探查提供了一种新的地球物理勘探手段。     

地巷联合瞬变电磁法探测采空区积水水槽试验

为了论证地巷联合瞬变电磁法探测煤矿井下采空区积水的有效性,用水和薄铜板分别模拟均匀半空间和采空区积水,研究水平分量的异常响应。结果显示,X、Y分量对采空区反映明显,其中,X分量过零点与Y分量极值点均对应采空区中心位置。X、Y分量曲线组合形态与采空区空间方位密切相关。模拟结果证明,地巷联合瞬变电磁法能准确发现采空区积水,并有望确定其空间方位。     

瞬变电磁法在探测三交河井田采空区中的应用

介绍了瞬变电磁法探测原理及瞬变电磁对于异常划分原则。以三交河井田北部越界小煤矿采空区地面探测工程为例,参考多种电性参数断面和平面图,结合平面图的等值线走向和规律,以及各测线视电阻率断面图、正演模型感应电压特征,通过分析测线多测道剖面图、测线电性断面图、顺层视电阻率切片图等,推测出了越界小煤矿采空区范围及积水情况,阐述了瞬变电磁法在探测煤矿采空区的可行性与实用性。     

矿井瞬变电磁法探测上层采空区积水的应用实践

矿井瞬变电磁法凭借其对低阻反应敏感、方向性强、体积效应小、便于施工等优点,在探测煤矿采空区积水、含(导)水地质构造、充水钻孔等方面取得了很好的应用效果。以TEM法在大同煤业股份有限责任公司忻州窑煤矿工作面上覆采空区积水探测的应用为例,分析了上覆采空区积水的位置和大致范围,为后续探孔的布置提供了依据。     

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。     

采空区积水探测方法的研究

为探明采空区范围及积水位置,综合运用瞬变电磁法和电阻率剖面法对东坡矿采空区及积水范围进行探测。基于探测数据分析处理查明了采空区分布范围及积水情况,为东坡煤矿合理布置工作面和防治采空区积水提供了依据。     

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。     

瞬变电磁法在枣庄市采空区工程勘察中的应用

以枣庄某建筑场地勘察为例,介绍了瞬变电磁法在煤矿采空塌陷区探测的应用。采空区地层有其独特的地电特征,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,可分辨出地下规模较小的不均匀体。通过综合分析研究,从而可较准确推断出采空塌陷区。