瞬变电磁法在煤矿防治水工作中应用

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1、瞬变电磁法在煤矿防治水工作中应用　　摘要：为了治理煤矿水害，采用瞬变电磁勘探技术，查明了地下水及地表水涌入煤矿的导水通道，划分不同目的层的岩溶裂隙富水区及其水力联系。为防治水工作提供依据和指导，从而有效地开展防治水工程。通过两矿瞬变电磁探测导水通道的一些经验教训为煤矿防治水工作提供参考。关键词：瞬变电磁勘探防治水富水区导水通道Abstract:Inordertocontrolthecoalminewaterhazard,thetransientelectromagneticexplorationtechnology,findoutthe

2、groundwaterandsurfacewaterintothewaterchannelofcoalmine,thekarstfissurewater-bearingandhydraulicconnectionsintodifferentobjectivelayer.Andprovideguidanceforpreventionandcontrolofwater,soastoeffectivelycarryoutpreventionandcontrolofwaterproject.Someexperiencesandlessonsth

3、roughtwominetransientelectromagneticsoundingwaterchanneltoprovidereferenceforthepreventionandcontrolofminewater.Keywords:transientelectromagneticexploration;11watercontrol;water-richarea;waterchannel;中图分类号：TM154文献标识码：A文章编号：1引言近年来，国家安全生产监督管理总局、各省市安全监察局、各级煤炭行业管理部门以及煤炭企业已经把

4、矿井水灾防治工作列入重要议事日程，对煤矿防治水工作提出了更高的要求，做好矿井水害防治工作，减少矿井水害事故发生，成为煤炭工业安全工作的重中之重。水量、水源和导水通道是矿井突水的三个基本要素，查明采区的复杂地质构造及其水文地质情况(查清含水、导水通道及富水区),以便及时采取防治措施,己成为大水矿区关注的重要问题。通过我们多年的工作经验，认为解决上述问题，瞬变电磁法有其独特之处。我们用这种勘探方法在解决煤矿防治水勘探工作中，取得了一些较好的地质效果，也获得了一些经验教训。2瞬变电磁法基本原理瞬变电磁法(简称TEM)是通过在不接地回线中或接地

5、电极间供以方波电流，向地下间歇性地发送一次电磁场，在一次电磁场的发射间歇，用接收线圈观测由地下良导地质体感应产生的二次涡旋电磁场，通过研究二次涡旋电磁场的时空分布特征，来解决诸如寻找地下矿产、探测地质构造、划分地下富水区等地质问题。11瞬变电磁勘探技术是目前国内外先进的地球物理勘探方法之一。煤田水文物探工作中常用的磁源瞬变电磁测深法原理可以用“烟圈效应”来解释。由于电磁场在空气中传播的速度比在导电介质中传播的速度大得多，当一次电流断开时，一次磁场的剧烈变化首先传播到发射回线周围地表各点，因此，最初激发的感应电流局限于地表，随着时间的推移

6、，地表的感应电流便逐渐向下、向外扩散，其强度逐渐减弱，分布趋于均匀。研究结果表明，任一时刻地下涡旋电流在地表产生的磁场可以等效为一个水平环状线电流的磁场。在发射电流刚关断时，该环状线电流紧挨发射线圈，与发射线圈具有相同的形状。随着时间推移，该电流环向下、向外扩散，并逐渐变形为圆电流环。等效电流环就象从发射线圈中“吹”出来的一系列“烟圈”，因此，人们将地下涡旋电流向下、向外扩散的过程形象地称为“烟圈效应”。从“烟圈效应”的观点看，早期瞬变电磁场是由近地表的感应电流产生的，反映浅部电性分布；利用晚期瞬变电磁场随时间的变化规律，可以探测大地电

7、性的垂向变化。瞬变电磁勘探对地下良导电介质具有较强的响应能力,适用于进行煤层顶底板含(隔)水层划分、煤层陷落柱探测、断层及裂隙发育带导(含)水性评价、老窑采空区富水性等工作。其具体特点为:1)11TEM是在停止发射一次场的间歇期间观测纯二次场,又称纯异常法,可以突出地电体的异常响应;2)当TEM利用不接地回线通过电磁感应将电流送入地下时,可以避免在电阻率法中常见的由电极接触条件变化而产生的不良影响;3)TEM法测深是通过改变时间延迟而不是改变装置进行的“参数”测深,施工速度较快、效率高;4)TEM有穿透高阻覆盖的能力,受地形起伏影响小,

8、与直流电法相比体积效应小,对低阻体反映灵敏。勘探实例两煤矿分别位于河南省的南部和北部，两矿多年来一直与地下水害作斗争。为了深入了解采区的水文地质情况，矿上决定采用瞬变电磁勘探法，查明矿井涌水的直接原因，为煤