上部煤层采空区富水性瞬变电磁法探测-论文.pdf

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1、工业技术l■ChinascienceandTechnologyReview上部煤层采空区富水性瞬变电磁法探测刘振庆伏庆辉(保利能源控股有限公司山西分公司山西晋中031300)[摘要】为了避免下部煤层开采时误揭隐伏导水构造将上部煤层采空区积水导人回采工作面发生透水事故，影响煤矿安全生产。本文基于瞬变电磁“烟圈”效应理论，对采空区电性特征、探查装置、施工技术进行了介绍，通过分析水文地质资料及上部煤层底板等高线，对其中200m较低区域采用6O。探测角度进行富水性探测，结果发现探测结果与井下钻探验证资料吻合较好[关键词]

2、瞬变电磁法；采空区；富水性中图分类号：P631．3+25文献标识码：c文章编号：1009—914X(2014)31—0018-010引盲佳耦合状态，获得更强的二次场信号。目前我国的大部分煤矿都已经进入下组煤开采阶段，而随着上组煤层开采4应用实例的结束，会产生许多废弃的采空区，往往容易汇集大量的水，在下部煤层进行放根据水文地质资料分析，2#煤层顶板为二叠系山西组砂岩，裂隙发育，煤顶开采时煤层内隐伏的导水构造极易将采空区积水导入回采工作面内，从而给层回采过程中淋水较大，因此2#煤层采空区低洼段富水可能性较大。通过分析

3、煤矿安全生产造成极大危害，因此采用物探手段提前查明煤层顶板采空区富水2#煤层底板等高线图，原21O8工作面某段2oom范围内底板标高较低，更易积性及是否存在导水构造具有非常重要的意义。目前煤矿常用的物探方法主要有水，重点针对此范围进行探测。现需开采的3#煤层3l10工作面回风巷距上部高密度电阻率法、音频电透视法、无线电波透视法和瞬变电磁法。其中瞬变电磁2#煤层2108工作面采空区低洼段垂直距离约为28m，水平距离约为50m，故设法是一种非接触式探测技术，利用不接地回线向煤层顶板发射一次电磁场，通计探测角度=60。

4、，即可达到探测要求。过在发射间歇测量煤岩体中导电性不均匀体产生的二次场随时间的变化规律，来达到探测低阻构造的目的，通过多年应用发现该法具有方向性强、对低阻反应灵敏和施工简便等优点。1地质一地球物理特征摄本文主要涉及的是顶板采空区、顺层煤层及底板岩层，采空区在无积水的测铤情况下，电性特征呈高阻反应，顺层煤层电阻率较采空区低，底板岩层最低。当搿采空区积水时，则会改变原来的高阻特征，呈现低阻特征，且比岩层电阻率低，fn这种变化规律的存在，为以岩石导电性差异为物理基础的瞬变电磁法探测提供了良好的地质条件2矿井瞬变电磁法基

5、本理论矿井瞬变电磁法是利用不接地回线于井下巷道内设置通以一定电流的发射线圈(Tx)，发射电流会在回线周围空间中建立一个稳定的磁场由于电磁场图13110工作面回风巷顶板方向视电阻率等值线图在空气中传播的速度很快，当电流断开时，最初激发的感应电流局限于巷道附图1为311O工作面顶板视电阻率等值线图，测点间距为10m，横坐标为沿巷近的岩层中。感应电流的分布是不均匀的，在紧靠发射回线一次磁场最强的巷道走向布置的测点相对坐标，单位为m，纵坐标为沿探测方向的深度，单位为m。道顶、底板处感应电流最强。随时间的推移，巷道周围的感

6、应电流逐渐向外扩分析该图发现，横坐标在130-200m，纵坐标在6o一110m范围(图中虚线圈出)，散，强度逐渐减弱，分布趋于均匀。在发射电流刚关断时，该环状线电流紧挨视电阻率值小于2D．m，为相对低阻异常区，对应垂距为30m，水平距离约52xn，发射回线，与发射回线具有相同的形状，该电流环随时间推移向外扩散，并逐渐与，故推测此处为采空富水区，由于富水面积较大，且2#煤顶板砂岩裂隙较发变形为圆电流环。等效电流环像是从发射线圈中吹出来的“烟圈”，将电流向外育，建议311O工作面回采前需对其进行疏放。后对该区域进行打

7、钻放水，约放水扩散的过程形象的称之为“烟圈效应”。6500m，与瞬变电磁探测结果很好吻合3掇童技术5结论3．1装置类型(1)通过分析上部煤层采空区电性分布规律为以岩石导电性差异为物理基目前井下巷道中常用分离回线、重叠回线和中心回线三种装置类型，其中础的瞬变电磁法在煤矿井下巷道探测顶板采空区富水性提供了理论依据加拿大产PROTEM47瞬变电磁仪常用分离回线和中心回线两种装置，本次探(2)根据多匝小线框发射电磁场的方向性，通过分析水文地质资料及上部测采用澳大利亚产TerraTEM瞬变电磁仪，该仪器为发射接收一体机，可

8、以随意煤层底板等高线图得出采空区易富水位置，设计了相应的探测角度改变接收时间从而达到不同的探测深度，并且具有压制50HZ工频干扰的优点，(3)通过分析瞬变电磁法在井下巷道探测上部煤层采空区富水性实例，结常采用重叠回线装置。合钻孔验证资料，发现该法具有较好的探测效果。由于井下探测环境与地面差别较大，一是井下目标体距测点较近，二是井参考文献下巷道空间有限，故回线组合装置不能按