煤矿防治水物探培训技术资料

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1、矿井瞬变电磁探测技术培训讲解材料2010年8月4日前言1、物探技术的学习过程（1）物探技术原理（简单了解）（2）现场应用（3）物探技术原理（深入研究）2、三个问题（1）该物探技术方法能解决哪些地质问题？（2）该物探方法为什么能解决那些地质问题？（3）该物探方法是怎么解决那些地质问题的？第一部分瞬变电磁法原理第一节电磁感应定律概念：闭合电路中，磁通量发生变化就会产生感应电动势（感应电压）、感应电流。图1闭合电路通电后磁场分布第一节瞬变电磁系统组成图2瞬变电磁系统组成图第一节瞬变电磁概念瞬变电磁法（TransientElectromagneticsMethod,TEM）是

2、以地壳中岩（矿）石的导电性与导磁性差异为主要物质基础，根据电磁感应原理，利用不接地回线或接地线源向地下发送一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场的间隙期间，利用线圈或接地电极观测二次涡流场，并研究该场的空间与时间分布规律,来寻找地下矿产资源或解决其它地质问题的一支时间域的电磁法。图3-1瞬变电磁发射图3-2瞬变电磁接收第四节瞬变电磁物理基础电磁法探测是以地层的电性差异为基础的。从电性上分析不同地层的电性分布规律为：煤层电阻率值相对较高，砂岩次之，粘土岩类最低。由于煤系地层的沉积序列比较清晰，在原生地层状态下，其导电性特征在纵向上固定的变化规律，而在横向上相对比较均一。当存在构造

3、破碎带时，如果构造不含水，则其导电性较差，局部电阻率值增高;如果构造含水，由于其导电性好，相当于存在局部低电阻率值地质体。综上所述，当断层、裂隙和陷落柱等地质构造发育时，无论其含水与否，都将打破地层电性在纵向和横向上的变化规律。这种变化规律的存在，为以岩石导电性差异为物理基础的电磁法探测方法提供了良好的地质条件。第二部分瞬变电磁技术方法特点及能解决的地质问题第一节瞬变电磁技术方法的特点优点（1）与井下直流电法、地震等物探方法相比，瞬变电磁为非接触式探查技术，因此不受巷道耦合条件影响，适应性广，施工效率高；（2）井下瞬变电磁法勘探可以将线圈置于巷道底板测量，探测巷道底板

4、下一定深度内含水异常体垂向和横向发育规律，也可以将线圈直立于巷道内，当线圈平行且接近巷道掘进前方，可进行巷道超前探查；当线圈平行于巷道侧帮，可探查巷帮内或工作面内低阻异常体发育特征；（3）设备轻便、工作效率高。局限性（1）瞬变电磁方法存在一定“盲区”。（不同性能的仪器以及不同的工作装置盲区范围是不同的，我们的仪器采用的工作装置盲区在15m左右。（2）矿井环境下人文、电磁干扰因素较多：在矿井环境下，由于工作的需要，50HZ的工频干扰始终存在，除此之外，铁轨、锚杆、锚链网等影响因素不利于瞬变电磁对低阻异常体的信号接收，即“低阻污染”现象，巷道中金属影响程度不同将造成测点间

5、数据不一致性。图4瞬变电磁探测方向示意图图5瞬变电磁超前探测成果示意图图6工作面顶板探测方向示意图第二节瞬变电磁技术方法能解决的地质问题（1）掘进巷道前方富水性超前探测与评价（2）工作面顶板、底板富水性探查与评价；（3）回采工作面老空水探测；（4）封闭不良钻孔，废弃巷道探查（5）其它水文异常探测第三部分井下工作方法1、工作装置a、中心回线大线圈TX发射，小线圈Rx接收，中心点重合。特点：异常特征最简单，横向分辨率高，受一次场影响小，适用于测深勘探，由浅到深都有反应。b、重叠回线发射接收线圈重叠在一起。特点：异常特征简单，横向分辨率低，受一次场影响最大，适用于中深部勘探

6、。c、偶极装置发射接收线圈相距一定距离。特点：异常特征复杂，横向分辨率高，受一次场影响最小，适用于浅中部勘探d、大定源回线1、观测系统（1）迎头超前探测图7-1常用观测系统平面测点布置图7-2U形观测系统平面测点布置图7-3扇形观测系统平面测点布置图8瞬变电磁单个测点探测方向示意图在迎头超前探测中，测点一般在巷道宽度允许的情况下采用图7-1所示的常用观测系统。另外，在巷道宽度较窄时可采用图7-3扇形观测系统，同时需要掌握左右两侧帮的赋水性时可采取图7-2U形观测系统。迎头超前探测基本要求1）掌子面处浮矸石要清除干净，为2m线框探测提供有效空间；2）移除一切影响探测的金

7、属器件；3）保持2m线框基本形状，与掌子面壁“零距离”有效耦合；4）每一测点按一定方向从左至右或从右至左移动，步距为0.2m左右，越小越好，一定要保证有效的数据量。掌子面处探测有效数据点不少于8个；5）每一测点可以测取三个方向，即顶板45度方向，顺层方向和底板45度方向（见图8所示）。测取一点换至下一点，依次测量，保证记录的连续性。中间不要任意调换探测方向或次序，即不要1号测点是顶板、顺层和底板测量，到2号测点时变为底板、顺层和顶板测量，不利于室内数据处理。（2）巷道顶底板赋水性探测测点布置图9巷道断面中TEM法探测方向示意图图9巷道平面中TEM法测