瞬變電磁超前探測技術(shù)在峻德煤礦實(shí)際應(yīng)用

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1、瞬變電磁超前探測技術(shù)在峻德煤礦實(shí)際應(yīng)［摘要］介紹了瞬變電磁超前探測技術(shù)的基本原理和方法，并通過峻德煤礦勘探實(shí)例來說明該方法的有效性與實(shí)用性。［關(guān)鍵詞］礦井瞬變電磁法；井下超前探測；多匝小回線中圖分類號(hào)：TD732文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-914X(2014)13-0284-02引言隨著物探技術(shù)的不斷發(fā)展，在煤礦防治水工作中越來越多的應(yīng)用了物探方法，綜合物探技術(shù)已成為水文地質(zhì)探測的重要手段。特別是近年來發(fā)展出來的多匝小回線裝置形式的礦井瞬變電磁技術(shù)，憑借其體積效應(yīng)小、探測方向性強(qiáng)、探測距離大、分辨率高、對(duì)含水低阻體敏感等

2、特點(diǎn)，在對(duì)巷道掘進(jìn)頭前方斷層及其破碎帶、裂隙發(fā)育區(qū)、巖溶、陷落柱等構(gòu)造的賦水性的快速準(zhǔn)確預(yù)測、預(yù)報(bào)有著非常重要的作用。下面結(jié)合峻德煤礦的瞬變電磁法勘探實(shí)例進(jìn)行說明。峻德煤礦位于小興安嶺東南麓，屬低山丘陵區(qū)，地勢東部較高，西部較低，洼地面積占三分之二左右，位于鶴立河下游河床、河谷地帶，原鶴立河在井田上方流過，后經(jīng)人工改造從西部邊界流過，最髙洪水位238米，最大流量為180立方米/秒，礦井主要含水層為第四系砂層含水層和晚白堊系、早白堊系、前古生界地層風(fēng)化帶含水層。井田地表為第四系含水砂層，砂層下面有基巖裂隙含水層和構(gòu)造裂隙含水層，

3、礦井的主要補(bǔ)給源有西側(cè)河流側(cè)滲補(bǔ)給，西側(cè)和南側(cè)地下水徑流補(bǔ)給及大氣降水補(bǔ)給和人工排水溝補(bǔ)給，以斷層、裂隙、孔隙、老空及小煤礦為補(bǔ)給通道，導(dǎo)入井下工作面或采空區(qū)，威脅礦井安全生產(chǎn)。由于我礦一水平煤層基本已回采完畢，二水平正在開采，生產(chǎn)區(qū)的地表都有不同程度的緩慢下降，造成很多塌陷坑，巖石垮落造成裂隙與地表溝通，井下涌水量隨降水量大小而增減。每年六、七、八、九月雨季時(shí)，井下涌水量較大，加上井田內(nèi)的很多地方小煤礦，都在本礦二水平以上開采，側(cè)向補(bǔ)給增多，造成礦井水文地質(zhì)條件較為復(fù)雜。在開采的過程中受老空水及周邊小窯威脅，水害十分嚴(yán)重。其

4、中主要影響因素是構(gòu)造破碎帶、裂隙發(fā)育區(qū)、巖溶、陷落柱等賦水區(qū)(體)等。隨著開采深度的增加,受外應(yīng)力減弱等原因，巖石裂隙顯著減少，涌水量亦顯著減少，影響因素主要是上部采空區(qū)積水。由于采用由上往下逐步開采的方式，采空區(qū)在現(xiàn)采工作面上部形成多層截水空區(qū)，經(jīng)過多年開采，上部采空區(qū)范圍較廣，蓄水量較高。1礦井瞬變電磁法工作原理瞬變電磁法(TransientElectromagneticMethod,簡稱TEM)是利用不接地回線或電極向地下發(fā)送脈沖式一次電磁場，用線圈或接地電極觀測由該脈沖電磁場感應(yīng)的地下渦流產(chǎn)生的二次電磁場的空間和時(shí)間分

5、布，來解決有關(guān)地質(zhì)問題的時(shí)間域電磁法。瞬變電磁法與其它電法相比，具有以下特點(diǎn)：(1)觀測斷電后的純二次場，克服了復(fù)雜的一次場補(bǔ)償問題，同時(shí)受地形影響較小；(2)單脈沖激發(fā)就可得到多信息的整條瞬變電場衰減曲線，通過加大發(fā)射功率和多次疊加，可大幅度地提高信噪比，加大勘探深度；(3)采用不接地回線裝置，適宜于各種地理環(huán)境下的野外工作；(4)由于瞬變電磁法的探測深度僅取決于大地電阻率和儀器的采樣時(shí)間，故可通過調(diào)節(jié)發(fā)送功率、儀器采樣時(shí)間,方便地控制探測范圍；(5)采用不同的裝置形式，可以相應(yīng)地提高橫向、縱向分辨能力；(6)對(duì)發(fā)送回線的形

6、狀、方位和點(diǎn)位要求不嚴(yán)，測地工作簡單，可通過流水作業(yè)達(dá)到極高的工作效率；2工作方法技術(shù)考慮到井下巷道空間的限制，為了能有效的探測巷道迎頭含水構(gòu)造以查明迎頭是否存在賦水異常區(qū)域，礦井瞬變電磁法一般采用重疊回線裝置，發(fā)射和接收線框?yàn)?mX2m矩形回線。這種裝置既可以在狹窄的巷道空間中方便的進(jìn)行各種角度的旋轉(zhuǎn)、位移，也增加了發(fā)射功率，保證了探測深度。在巷道迎頭做超前探測具體施工中，根據(jù)探測任務(wù)要求，可以通過調(diào)整線圈與巷道底板之間的角度改變線圈法線的指向，來獲取巷道掘進(jìn)頭前方不同水平層位上的地電信息（如圖1）。即從巷道迎頭的一側(cè)幵始，

7、首先使發(fā)射、接收回線裝置的法線垂直巷道側(cè)面進(jìn)行測量，然后旋轉(zhuǎn)回線裝置，使裝置的法線方向與巷道的側(cè)幫分別成一定、逐漸增大的夾角進(jìn)行探測；當(dāng)回線裝置的法線方向與巷道迎頭界面垂直時(shí)，根據(jù)其主迎頭斷面的寬度布置2?3個(gè)測點(diǎn)；到巷道迎頭另一側(cè)時(shí)再同剛才一樣旋轉(zhuǎn)回線裝置。3資料解釋瞬變電磁資料解釋，就是根據(jù)勘探區(qū)域的地球物理特征、TEM響應(yīng)的時(shí)間特性和空間分布特征來確定地質(zhì)構(gòu)造的空間分布特點(diǎn)，例如,覆蓋層厚度變化、垂向巖性分層和巖層的橫向變化情況，斷裂破碎帶和其它局部地質(zhì)構(gòu)造目標(biāo)的位置、形態(tài)、產(chǎn)狀、規(guī)模、埋深等。瞬變電磁法勘探成果的資料解

8、釋應(yīng)以理論及模擬圖形為基礎(chǔ)，以測區(qū)的物性差異為前提，結(jié)合地質(zhì)及其他物化探方法和工作環(huán)境進(jìn)行，對(duì)資料的定性分析和解釋是資料解釋中最重要和最基本的部分，定量解釋在定性解釋的基礎(chǔ)上進(jìn)行。4工作實(shí)例峻德煤礦掘進(jìn)一區(qū)9101隊(duì)施工的二水平北一二區(qū)33層一分層回風(fēng)上山，施工至M23點(diǎn)前2