瞬变电磁法巷道侧帮报告

金辛达煤业井下瞬变电磁法勘探
试验报告
一、地质任务
本次探测工作的要紧目的为：
1. 轨道下山工作面的赋水性散布情形；
二、矿井瞬变电磁（TEM）的原理及特点
矿井瞬变电磁和地面瞬变电磁法的大体原理的一样的，理论上也完全能够利用地面电磁法的一切装置及搜集参数，但受井下环境的阻碍，矿井瞬变电磁法与地面的TEM的数据搜集与处置相较又有专门大的区别。

由于矿井轨道、高压环境及小规模线框装置的阻碍，在井下的探测深度很受限制，一样能够有效说明100m 左右。

另外地面瞬变法为半空间瞬变响应，这种瞬变响应来自与地表以下半空间层，而矿井瞬变电磁法为全空间瞬变响应，这种响应来自回线平面上下（或双侧）地层，这对确信异样体的位置带来专门大的困难。

实际资料说明中，必需结合具体地质和水文地质情形综合分析。

具体来讲矿井瞬变电磁法具有以下特点：1．受矿井巷道的阻碍矿井瞬变电磁法只能采纳边长的多匝回线装置，这与地面瞬变电磁法相较数据搜集劳动强度小，测量设备轻便，工作效率高，本钱低；
2．采纳小规模回线装置系统，因此为了保证数据的质量、降低体积效应的阻碍、提高勘探分辨率，专门是横向分辨率；
3．井下测量装置距离异样体更近，大大的提高测量信号的信噪比，体会说明，井下测量的信号强度比地面一样装置及参数设置的信号强很多；
4．地面瞬变电磁法勘探一样只能将线框平置于地面测量，而井下瞬变电磁法能够将线圈放置于巷道底板测量，探测底板必然深度内含水性异样体垂向和横向发育规律，也能够将线圈直立于巷道内，当线框面平行巷道掘进前方，可进行超前探测；当线圈平行于巷道侧面煤层，可探测工作面内和顶底板必然范围内含水低阻异样体的发育规律；
5．矿井瞬变电磁法对高阻层的穿透能力强，对低阻层有较高的分辨能力。

在高阻地域若是用直流电法勘探要达到较大的探测深度，须有较大的极距，故其
体积效应就大，而在高阻地域用较小的回线可达到较大的探测深度，故在一样的条件下TEM较直流电法的体积效应小得多。

三、矿井瞬变电磁法地球物理特点
在探测富水区的位置及其散布范围等方面，瞬变电磁法是目前最有效的方式之一，其物理基础是富水区相关于周围地层有明显的电性不同。

理论上讲，干燥岩石的电阻率值专门大，但事实上地下岩石孔隙、裂隙老是含水的，而且随着岩石的湿度或含水饱和度的增加，电阻率急剧下降，即赋水性的不均匀程度在瞬变电磁参数图件上反映为电阻率的高低转变；当岩层完整时其电阻率较高，受构造运动或地下水作用的阻碍，部份地段岩层破碎或裂隙发育，破碎程度及其含水的饱和度越大（砂岩、灰岩富水性增强），岩石的导电性会显著增强，地层电阻率会明显降低，断面图上会有明显的低阻异样反映。

正常情形下，各层位电性在横向上是相对均一的。

当存在局部低阻异样体（裂隙带、富水区等）时，在断面上就会显现局部低电阻率异样区。

从临近井田钻孔电测井资料分析，从地表到11号煤层，正常地层的电阻率是依次递增的，当岩层富水时，其电阻率会降低，和围岩相较较形成低阻反映。

为以导电性不同、电性感应不同作前提的瞬变电磁法探测技术的运用提供了良好的地球物理前提。

四．矿井瞬变电磁工作仪器
本次矿井瞬变电磁物探工作利用的仪器为中国地质大学（武汉）高科资源探测仪器研究所生产的TEMHZ75矿用瞬变电磁仪。

这套矿用瞬变电磁仪对低阻充水破碎带反映专门灵敏、体积效应小、纵横向分辨率高，且施工快捷、效率高等优势，既能够用于煤矿掘进头前方，也能够用于巷道侧帮、煤层顶、底板等探测，为煤矿企业在生产进程中水患和导水构造的超前预测预报提供技术手腕。

TEMHZ75矿用瞬变电磁仪系统特点：
1）、轻便瞬变电磁仪发射系统；
2）、采纳小线圈米)工作方式，方便快捷；
3）、视窗时刻达到150毫秒，使得最大探测距离可达到80-100m ；
4）、保愚性与平安性好；多重的抗干扰技术；
5）、工控机作主控机和Windows xp操作平台；采样率高；
6）、先进的说明软件系统。

该瞬变电磁仪系统能够通过加大发射功率的方式增强二次场，提高信噪比，从而加深勘探深度；通过量次脉冲激发场的重复测量叠加和空间域多次覆盖技术的应用提高信噪比，从而应用于工作复杂、噪声干扰大的煤矿井下水害超前预报利用，有效勘探深度能达到100米。

图1 仪器技术参数（1）
图2 仪器技术参数（2）
五、工作布置与工作量、技术方法及质量评述
1.轨道下山布置测线4条，测线长45米，测点间距5米，通过移动发射
接收线圈，形成4条实测剖面。

2．施工技术方法，矿井瞬变电磁法勘探装置类型采纳重叠回线组合装置，边长的激发和接收正方形线圈，激发线圈匝数16匝，接收线圈匝数40匝。

供电电流档为，供电脉宽10ms，采样率16µS。

每一个测点至少采纳30次叠加方式提高信噪比，确保了原始数据的靠得住性。

3．质量评述本次矿井瞬变电磁法勘探实验数据搜集，严格按《瞬变电磁法技术规程》《电阻率测深法技术规程》执行，并通过加大发射功率的方式增强二次场，提高信噪比等方式，保证了本次实验的数据搜集，从而保证了施工质量。

六﹑矿井瞬变电磁法勘探资料处置与说明
1．矿井瞬变电磁法勘探资料处置与说明基础
本次物探资料的说明工作是在条件实验基础上，采取由已知到未知，由点到线，由线到面，由简单到复杂的说明原那么。

第一对探测数据进行地下半空间和地形较正，排除地形对搜集数据的阻碍。

第二对地质不均匀体进行较正，排除不确信地质因素对所搜集数据的阻碍。

通过数据处置，给出了每条测线探测的等视电阻率剖面图。

最后结合地质资料，把物探异样转化为地质异样。

仪器搜集的原始数据为归一化电位值即电位对电流的比值。

将数据室内回放，原始数据打开后呈现如图7所示的两部份曲线，纵坐标表示某个测点的实测V/I值，从上到下依次为1～32道，能够选择更多道数。

别离表示值为102到104，以对数方式显示，横跨六个数量级，单位为“微伏/安培”。

横坐标表示该记录的假设干个测点记录，即实际搜集了多少个采样点；“x”表示第几个测点记录，“y”表示该测点某测道的实测V/I值。

图例右边表示多测道时刻的标注，时刻从400微秒开始到60ms终止，中间分32个测道，不
同测道用不同颜色标注。

从那个剖面图上能够简单的横向分析出测区的电性大致散布趋势，峰值越大表示该区域地下的导电性较好，视电阻率就越趋于小，相对显示低阻异样。

这是在后续的数据处置及异样区判定一个原始依照。

纵向可从多测道图的疏密程度来分析不同深度视电阻率的高低，曲线密集处表示该区域地下的导电性好，视电阻率小；曲线稀疏处表示该区域导电性差，视电阻率高。

通过相关计算能够得出每一个测点的视电阻率值，然后用作图工具成图能够结合地质及水文地质情形直观地判定测区岩层的电性散布特点。

2.本次探测工作的资料说明内容如下：
1）．轨道下山顶板0°方向等电阻率剖面图资料说明（如图4）
图4 轨道下山顶板0°方向等电阻率剖面图
图示的横坐标为测线坐标，零点为探测起始位置，终点为探测终点位置约45米处。

纵坐标为探测深度，图示上方表示为巷道位置，向下纵坐标为对应的探测深度显示。

蓝色显示区域为低阻异样区域。

轨道下山顶板0°方向探测功效，取得低阻异样区3处，列为1#……3#低阻异样区，其中：
（1）1#低阻异样位于轨道下山顶板0°方向探测起始位置0～10m处，异样区位于轨道下山顶板0°方向上最近距离约65米处，异样位于轨道下山顶板0°方向65～100m；
（2）2#低阻异样位于轨道下山顶板0°方向探测起始位置12～33m处，异样区位于轨道下山顶板0°方向上最近距离约48米处，异样区位于轨道下山顶板0°方向48～100m；
（3）3#低阻异样位于轨道下山顶板0°方向探测起始位置35～45m处，异样区位于轨道下山顶板0°方向上最近距离约33米处，异样区偏向位于轨道下山顶板0°方向33～100m；
2）．轨道下山向上45°方向等电阻率剖面图资料说明（如图5）
侧帮向上45°
图5轨道下山向上45°方向等电阻率剖面图
图示的横坐标为测线坐标，零点为探测起始位置，终点为探测终点位置约45米处。

纵坐标为探测深度，图示上方表示为巷道位置，向下纵坐标为对应的探测深度显示。

蓝色显示区域为低阻异样区域。

轨道下山向上45°方向探测功效，取得低阻异样区4处，列为1#……4#低阻异样区，其中：
（1）1#低阻异样位于轨道下山向上45°方向探测起始位置0～9m处，异
样区位于轨道下山向上45°方向上最近距离约52米处，异样区偏向位于轨道下山向上45°方向52～100m；
（2）2#低阻异样位于轨道下山向上45°方向探测起始位置10～30m处，异样区位于轨道下山向上45°方向上最近距离约53米处，异样区偏向位于轨道下山向上45°方向53～100m；
（3）3#低阻异样位于轨道下山向上45°方向探测起始位置30～40m处，异样区位于轨道下山向上45°方向上最近距离约66米处，异样区偏向位于轨道下山向上45°方向66～100m；
（4）4#低阻异样位于轨道下山向上45°方向探测起始位置40～45m处，异样区位于轨道下山向上45°方向上最近距离约52米处，异样区偏向位于轨道下山向上45°方向52～100m；
3）．轨道下山顺层方向等电阻率剖面图资料说明（如图6）
侧帮90°
图6轨道下山顺层方向等电阻率剖面图
图示的横坐标为测线坐标，零点为探测起始位置，终点为探测终点位置约45米处。

纵坐标为探测深度，图示上方表示为巷道位置，向下纵坐标为对应的探测深度显示。

蓝色显示区域为低阻异样区域。

轨道下山顺层方向探测功效，取得低阻异样区2处，列为1#、2#低阻异样
区，其中：
（1）1#低阻异样位于轨道下山顺层方向探测起始位置0～22m处，异样区位于轨道下山顺层方向上最近距离约34米处，异样区偏向位于轨道下山顺层方向34～100m；有可能是皮带下山巷道引发的低阻反映，需矿方打钻验证。

（2）2#低阻异样位于轨道下山顺层方向探测起始位置42～45m处，异样区位于轨道下山顺层方向上最近距离约23米处，异样区偏向位于轨道下山顺层方向23～100m；有可能是皮带下山巷道引发的低阻反映，需矿方打钻验证。

4）．轨道下山向下45°方向等电阻率剖面图资料说明（如图7）
侧帮向下45°
图7轨道下山向下45°方向等电阻率剖面图
图示的横坐标为测线坐标，零点为探测起始位置，终点为探测终点位置约45米处。

纵坐标为探测深度，图示上方表示为巷道位置，向下纵坐标为对应的探测深度显示。

蓝色显示区域为低阻异样区域。

轨道下山向下45°方向探测功效，取得低阻异样区3处，列为1#……3#低阻异样区，其中：
（1）1#低阻异样位于轨道下山向下45°方向探测起始位置3～12m处，异
样区位于轨道下山向下45°方向上最近距离约46米处，异样区偏向位于轨道下山向下45°方向46～100m；
（2）2#低阻异样位于轨道下山向下45°方向探测起始位置16～23m处，异样区位于轨道下山向下45°方向上最近距离约85米处，异样区偏向位于轨道下山向下45°方向85～100m；
（3）3#低阻异样位于轨道下山向下45°方向探测起始位置42～45m处，异样区位于轨道下山向下45°方向上最近距离约27米处，异样区偏向位于轨道下山向下45°方向27～100m；有可能是巷道积水引发的低阻反映，需矿方打钻验证。

七、建议
蓝色区域的低阻富水异样区，地质推断结果有待钻探验证。

制定合理的施工设计方案，幸免造成意外透水事故。