瞬變電磁法在掘進(jìn)工作面超前探測中應(yīng)用

《瞬變電磁法在掘進(jìn)工作面超前探測中應(yīng)用》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、瞬變電磁法在掘進(jìn)工作面超前探測中應(yīng)用　　摘要：介紹了瞬變電磁超前探測技術(shù)的原理與方法，以貴州省晴隆縣永榮煤礦為例，探測14101回風(fēng)巷前方積水及總回風(fēng)巷老空積水情況，探測掘進(jìn)頭順層及頂板的低阻體異常及分布范圍。探測結(jié)果表明，通過對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，繪制視電阻率等值線斷面圖，結(jié)合地質(zhì)資料可以準(zhǔn)確判定地質(zhì)異常區(qū)域的位置和富水性強(qiáng)弱。Abstract：Thispaperpresentstheprincipleofminetransientelectromagneticmethod.TakingQinglongCountyofGu

2、izhouprovinceYongrongcoalmineasanexample，itdetectedthepondinginfrontof14101windalleyandtotalreturnairroadwaygob，andthelowresistancebodyabnormalityanddistributionofbeddingandroof.Thesurveyresultsshowthat，byprocessingthecollecteddataanddrawingthecontoursofapparentresi

3、stivitysection，combinedwithgeologicalinformation，itcanaccuratelydeterminethegeologicalanomalityareaandwaterystrength.關(guān)鍵詞：瞬變電磁法；掘進(jìn)工作面；超前探測Keywords：transientelectromagnetic7methods；excavationworkingface；advanceddetection中圖分類號：P631.3文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1006-4311（2013）32-0035-0

4、3作者簡介：趙紅（1981-），男，重慶人，貴州大學(xué)礦業(yè)學(xué)院安全工程專業(yè)在讀研究生，工程師，研究方向為礦山安全。0引言影響煤礦安全生產(chǎn)的主要因素之一就是水害，必須對其加強(qiáng)治理和防范。了解掘進(jìn)工作面前方一定范圍內(nèi)巖層的賦存、導(dǎo)水性以及分布情況不僅能夠有效的避免水害事故的發(fā)生，更為巷道的安全掘進(jìn)和預(yù)防水害事故發(fā)生起到了關(guān)鍵的作用。7我國煤礦井下巷道超前探測主要包括地質(zhì)雷達(dá)、直流電法以及瑞雷波等物探技術(shù)。使用瑞雷波、地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)可以探測巷道的前方和側(cè)方，但是測量距離近并且適應(yīng)性較差，一般僅能探測10多米，并且無法判別是否異常含水；對

5、于電法超前探測技術(shù)主要用于探測掘進(jìn)頭正前方隱伏構(gòu)造，雖然此法具有簡便實用、測距大、對水敏感以及異常探出率高等優(yōu)點，但是還具有控制范圍小、僅能預(yù)測巷道掘進(jìn)頭正前方有無含水構(gòu)造，并且探測工作量大以及對高產(chǎn)高效礦井掘進(jìn)效率影響較大等缺點[1]。瞬變電磁法具有定向性好、探距大、分辨率高以及對水敏感性強(qiáng)等突出優(yōu)點，尤其探測側(cè)方和側(cè)下方含水結(jié)構(gòu)效果良好，是探測礦井井下含水構(gòu)造的有效方法[2]。因此，利用瞬變電磁法能夠準(zhǔn)確高效的探測出掘進(jìn)工作面前方的賦水狀態(tài)，能夠為礦井的安全生產(chǎn)提供參考依據(jù)。1瞬變電磁法簡介瞬間電磁法又稱時間域電磁法，簡稱

6、TEM，它是利用不接地回線或接地線源向地下發(fā)射一次脈沖磁場，利用線圈或接地電極在一次脈沖磁場的間歇期間觀測二次渦流場的方法[3]，即電磁感應(yīng)定律是瞬變電磁法的基本原理。1.1基本原理礦井瞬變電磁法一般采用兩個線圈，即一個發(fā)射，一個接收，探測方向就是發(fā)射線圈平面的法線方向。探測時，架設(shè)線圈使其法線方向?qū)?zhǔn)巷道中所要探測的目標(biāo)體，在發(fā)射線圈中通以階躍電流而后瞬間關(guān)斷。通電期間大地中便建立了一次磁場，斷電后在巷道圍巖中激發(fā)了以發(fā)射線圈法線方向為中心的渦旋感應(yīng)電流場。在發(fā)射電流剛關(guān)斷時，該環(huán)狀線電流緊接發(fā)射回線，與發(fā)射回線具有相同的形

7、狀。隨著時間推移，該電流環(huán)向前、向外擴(kuò)散，并逐漸變形為圓電流環(huán)。等效電流環(huán)很像從發(fā)射回線中“吹”出來的一系列“煙圈”，因此，將渦旋電流沿發(fā)射線圈法線方向向外擴(kuò)散的過程形象地稱為“煙圈效應(yīng)”（如圖1所示）。根據(jù)接收到瞬變電磁場隨時間的變化規(guī)律，可以探測巷道前方巖層的電性變化，達(dá)到超前探測的目的。71.2方法技術(shù)礦井瞬變電磁法受到巷道空間的限制，一般采用邊長2-3m的小回線裝置形式，為了滿足探測深度的要求，可以通過增加線圈匝道的方法加大發(fā)射磁矩和有效接受面積從而增大信噪比。由于線圈的法線方向可看作探測方向，由于采用了小回線裝置形式

8、使其探測方向性更強(qiáng)。在井下施工的過程中根據(jù)探測任務(wù)要求，為了獲取巷道掘進(jìn)頭前方不同水平層位上的電信息，可以通過調(diào)整線圈與巷道底板之間的角度以改變法線指向。如圖2-a所示，當(dāng)以仰視角度架設(shè)線圈時，探測方向指向頂板即頂板探測，可以超前探測頂板一定深度范圍內(nèi)含水異常體的分布規(guī)律；如