浅谈瞬变电磁仪在煤矿探放水中的应用

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1、浅谈便携式瞬变电磁仪在煤矿探放水中的应用倪秀连马田矿业公司新星煤矿摘要：瞬变电磁仪在马田矿业公司新星煤矿应用瞬变电磁法探查测区内采空区积水范围及采空区边界、断层的含水性情况和采区煤顶、底板上30m~80m第三系泥灰岩的富水性及其相互间的水力联系。分析成果对类似矿区的勘探有-定的指导意义。该探测仪探测精度高、数据准确、抗干扰能力强、一次探测信息量大、探测结果为2D图、成果解释直观，该设备收发一体化，小型轻便，可以直接在煤矿井下现场使用，值得推广应用。关键字:瞬变电磁法探放水精度高富水性一、瞬变电磁法基本原理瞬变电磁法的激励场源是回线形式（或载流线圈）的磁源。下面以均匀大地的瞬变电磁响应为

2、例，来讨论回线形式磁偶源激发的瞬变电磁场，从而阐述瞬变电磁法测深的基本理论。在导电率为6导磁率为卩的均匀各向同性大地表面敷设面积为S的矩形发射回线在回线中供以阶跃脉冲电流[/r<01°宀。（2-1）在电流断开之前（Y0时），发射电流在回线周围的人地和空间中建立起一个稳定的磁场，如图2・1所示。t<0图2・1矩形框磁力线在L0时刻，将电流突然断开，由该电流产生的磁场也立即消失。一次磁场的这一剧烈变化通过空气和地下导电介质传至回线周围的大地中，并在大地中激发出感应电流以维持发射电流断开之前存在的磁场、使空间的磁场不会即刻消失。由于介质的欧姆损耗，这一感应电流将迅速衰减，由它产生的磁场也随之

3、迅速衰减，这种迅速衰减的磁场又在其周围的地下介质中感应出新的强度更弱的涡流。这一过程继续下去，直至大地的欧姆损耗将磁场能量消耗完毕为止。这便是大地中的瞬变电磁过程，伴随这一过程存在的电磁场便是大地的瞬变电磁场。r/bm812164821E00LAIdiX10'A/ml/o=0・01图2・2穿过Tx中心的横断面内电流密度等值线二、测点布置及施工方法(一)概况新星煤矿含煤地层为石炭二迭系地层，煤层、围岩、采空区、富水区与导水通道的电阻率差异明显，还加上小煤窑超深越界开采，导致我矿井下采空区量大积水，因此具有良好的电磁法勘探地质条件。本次对新星煤矿246采区・270南中巷右帮进行瞬变超前地质

4、探测实验工作。前方30m左右有一背3褶曲构造，并伴随有不明的小煤窑的巷道。(二)原始数据采集井下采区探测工作采用二维测网布置为20(m)X20(m),即线距20m,点距20mo在测区范围内共布置测线12条，每条测线上的坐标点不等，检查点按10%考虑，共设计工作量约为11个物理点。本次瞬变电磁法勘探采用重叠回线装置，发射线框采用多匝lmxlm矩形冋线。探测分水平和垂直两个方向扫描，水平方向主要控制巷道两侧帮及前方的含水构造，垂直方向主要控制顶板、底板及前方的含水构造。在等值线图上刻度显示左方为正，右方为负，下方为负，上方为正。水平方向扫描左右各50。范围，每10。一个测点，共11个测点，

5、垂直方向相似，扫描上下各50。范围,每10。一个测点,共11个测点。探测布置示意图如下：左帮右帮1图3-1测点布置不意图三、矿井瞬变电磁法的资料解释瞬变电磁法的资料解释步骤是首先对采集到的数据进行去噪处理，根据晚期场或全期场公式计算视电阻率曲线，然后进行时深转换处理，得到各测线视电阻率断而图。最后，根据探测区的地球物理特征、TEM响应的时间特性和空间分布特征并结合矿井地质资料进行综合解释，划分地层富水区分布范围。探测成果图及结果分析：-270南中巷—0°?—0仃—091—09-—07—07—07—0798765432101111111111987654321O图3・2L1线视电阻率等值

6、线图IIoo900ii19181716151413121110987654321图3・3L2线视电阻率等值线图四.结论及建议1、L1线有L1线图可以看出，在探测前方20〜25米处有一高阻异常，结合地质资料分析，判断为小煤窑巷道及褶曲构造影响所致；在探测前方60米及右前方25米处，有一段侵入的低阻异常，推断为小煤窑采空区积水所致。L2线有L2线图可以看出，在探测前方25〜27米处，有一侵入高阻异常，结合地质资料，推断为前方存在褶曲构造。在探测前方70米处及下方30米处（俯角20°〜50。）有一低阻异常区，推断为小煤窑采空区积水所致。2、从探测效果看，探测前方有金属体支架，对瞬变的探测造成

7、较大的影响，从而影响了探测的准确性。本次探测取得了初步的效果。但是任何物探技术手段都存在一定多解性和局限性。电磁法探测要与地质分析、地质钻探相结合，根据现场具体水文地质情况综合分析，尽量降低物探资料的多解性。3、建议在物探异常区特别是物探含水区域，应严格按《煤矿防治水规定》设计并施工超前探测钻孔，以验证物探结果的准确性，并采取相应安全措施。4、通过木次电法勘探T作，探测区内共发现2个低阻异常区测区内L1线、L2线为低阻异常区；这2个低阻异常区范