煤礦防治水物探培訓(xùn)技術(shù)資料

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1、礦井瞬變電磁探測(cè)技術(shù)培訓(xùn)講解材料2010年8月4日前言1、物探技術(shù)的學(xué)習(xí)過(guò)程（1）物探技術(shù)原理（簡(jiǎn)單了解）（2）現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用（3）物探技術(shù)原理（深入研究）2、三個(gè)問(wèn)題（1）該物探技術(shù)方法能解決哪些地質(zhì)問(wèn)題？（2）該物探方法為什么能解決那些地質(zhì)問(wèn)題？（3）該物探方法是怎么解決那些地質(zhì)問(wèn)題的？第一部分瞬變電磁法原理第一節(jié)電磁感應(yīng)定律概念：閉合電路中，磁通量發(fā)生變化就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（感應(yīng)電壓）、感應(yīng)電流。圖1閉合電路通電后磁場(chǎng)分布第一節(jié)瞬變電磁系統(tǒng)組成圖2瞬變電磁系統(tǒng)組成圖第一節(jié)瞬變電磁概念瞬變電磁法（TransientElectromagneticsMethod,TEM）是

2、以地殼中巖（礦）石的導(dǎo)電性與導(dǎo)磁性差異為主要物質(zhì)基礎(chǔ)，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，利用不接地回線(xiàn)或接地線(xiàn)源向地下發(fā)送一次脈沖磁場(chǎng)，在一次脈沖磁場(chǎng)的間隙期間，利用線(xiàn)圈或接地電極觀(guān)測(cè)二次渦流場(chǎng)，并研究該場(chǎng)的空間與時(shí)間分布規(guī)律,來(lái)尋找地下礦產(chǎn)資源或解決其它地質(zhì)問(wèn)題的一支時(shí)間域的電磁法。圖3-1瞬變電磁發(fā)射圖3-2瞬變電磁接收第四節(jié)瞬變電磁物理基礎(chǔ)電磁法探測(cè)是以地層的電性差異為基礎(chǔ)的。從電性上分析不同地層的電性分布規(guī)律為：煤層電阻率值相對(duì)較高，砂巖次之，粘土巖類(lèi)最低。由于煤系地層的沉積序列比較清晰，在原生地層狀態(tài)下，其導(dǎo)電性特征在縱向上固定的變化規(guī)律，而在橫向上相對(duì)比較均一。當(dāng)存在構(gòu)造

3、破碎帶時(shí)，如果構(gòu)造不含水，則其導(dǎo)電性較差，局部電阻率值增高;如果構(gòu)造含水，由于其導(dǎo)電性好，相當(dāng)于存在局部低電阻率值地質(zhì)體。綜上所述，當(dāng)斷層、裂隙和陷落柱等地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育時(shí)，無(wú)論其含水與否，都將打破地層電性在縱向和橫向上的變化規(guī)律。這種變化規(guī)律的存在，為以巖石導(dǎo)電性差異為物理基礎(chǔ)的電磁法探測(cè)方法提供了良好的地質(zhì)條件。第二部分瞬變電磁技術(shù)方法特點(diǎn)及能解決的地質(zhì)問(wèn)題第一節(jié)瞬變電磁技術(shù)方法的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)（1）與井下直流電法、地震等物探方法相比，瞬變電磁為非接觸式探查技術(shù)，因此不受巷道耦合條件影響，適應(yīng)性廣，施工效率高；（2）井下瞬變電磁法勘探可以將線(xiàn)圈置于巷道底板測(cè)量，探測(cè)巷道底板

4、下一定深度內(nèi)含水異常體垂向和橫向發(fā)育規(guī)律，也可以將線(xiàn)圈直立于巷道內(nèi)，當(dāng)線(xiàn)圈平行且接近巷道掘進(jìn)前方，可進(jìn)行巷道超前探查；當(dāng)線(xiàn)圈平行于巷道側(cè)幫，可探查巷幫內(nèi)或工作面內(nèi)低阻異常體發(fā)育特征；（3）設(shè)備輕便、工作效率高。局限性（1）瞬變電磁方法存在一定“盲區(qū)”。（不同性能的儀器以及不同的工作裝置盲區(qū)范圍是不同的，我們的儀器采用的工作裝置盲區(qū)在15m左右。（2）礦井環(huán)境下人文、電磁干擾因素較多：在礦井環(huán)境下，由于工作的需要，50HZ的工頻干擾始終存在，除此之外，鐵軌、錨桿、錨鏈網(wǎng)等影響因素不利于瞬變電磁對(duì)低阻異常體的信號(hào)接收，即“低阻污染”現(xiàn)象，巷道中金屬影響程度不同將造成測(cè)點(diǎn)間

5、數(shù)據(jù)不一致性。圖4瞬變電磁探測(cè)方向示意圖圖5瞬變電磁超前探測(cè)成果示意圖圖6工作面頂板探測(cè)方向示意圖第二節(jié)瞬變電磁技術(shù)方法能解決的地質(zhì)問(wèn)題（1）掘進(jìn)巷道前方富水性超前探測(cè)與評(píng)價(jià)（2）工作面頂板、底板富水性探查與評(píng)價(jià)；（3）回采工作面老空水探測(cè)；（4）封閉不良鉆孔，廢棄巷道探查（5）其它水文異常探測(cè)第三部分井下工作方法1、工作裝置a、中心回線(xiàn)大線(xiàn)圈TX發(fā)射，小線(xiàn)圈Rx接收，中心點(diǎn)重合。特點(diǎn)：異常特征最簡(jiǎn)單，橫向分辨率高，受一次場(chǎng)影響小，適用于測(cè)深勘探，由淺到深都有反應(yīng)。b、重疊回線(xiàn)發(fā)射接收線(xiàn)圈重疊在一起。特點(diǎn)：異常特征簡(jiǎn)單，橫向分辨率低，受一次場(chǎng)影響最大，適用于中深部勘探

6、。c、偶極裝置發(fā)射接收線(xiàn)圈相距一定距離。特點(diǎn)：異常特征復(fù)雜，橫向分辨率高，受一次場(chǎng)影響最小，適用于淺中部勘探d、大定源回線(xiàn)1、觀(guān)測(cè)系統(tǒng)（1）迎頭超前探測(cè)圖7-1常用觀(guān)測(cè)系統(tǒng)平面測(cè)點(diǎn)布置圖7-2U形觀(guān)測(cè)系統(tǒng)平面測(cè)點(diǎn)布置圖7-3扇形觀(guān)測(cè)系統(tǒng)平面測(cè)點(diǎn)布置圖8瞬變電磁單個(gè)測(cè)點(diǎn)探測(cè)方向示意圖在迎頭超前探測(cè)中，測(cè)點(diǎn)一般在巷道寬度允許的情況下采用圖7-1所示的常用觀(guān)測(cè)系統(tǒng)。另外，在巷道寬度較窄時(shí)可采用圖7-3扇形觀(guān)測(cè)系統(tǒng)，同時(shí)需要掌握左右兩側(cè)幫的賦水性時(shí)可采取圖7-2U形觀(guān)測(cè)系統(tǒng)。迎頭超前探測(cè)基本要求1）掌子面處浮矸石要清除干凈，為2m線(xiàn)框探測(cè)提供有效空間；2）移除一切影響探測(cè)的金

7、屬器件；3）保持2m線(xiàn)框基本形狀，與掌子面壁“零距離”有效耦合；4）每一測(cè)點(diǎn)按一定方向從左至右或從右至左移動(dòng)，步距為0.2m左右，越小越好，一定要保證有效的數(shù)據(jù)量。掌子面處探測(cè)有效數(shù)據(jù)點(diǎn)不少于8個(gè)；5）每一測(cè)點(diǎn)可以測(cè)取三個(gè)方向，即頂板45度方向，順層方向和底板45度方向（見(jiàn)圖8所示）。測(cè)取一點(diǎn)換至下一點(diǎn)，依次測(cè)量，保證記錄的連續(xù)性。中間不要任意調(diào)換探測(cè)方向或次序，即不要1號(hào)測(cè)點(diǎn)是頂板、順層和底板測(cè)量，到2號(hào)測(cè)點(diǎn)時(shí)變?yōu)榈装?、順層和頂板測(cè)量，不利于室內(nèi)數(shù)據(jù)處理。（2）巷道頂?shù)装遒x水性探測(cè)測(cè)點(diǎn)布置圖9巷道斷面中TEM法探測(cè)方向示意圖圖9巷道平面中TEM法測(cè)