煤矿井下瞬变电磁探测影响因素探讨
瞬变电磁法应用条件
瞬变电磁法应用条件瞬变电磁法(Transient Electromagnetic Method,简称TEM)是一种地球物理勘探方法,利用电磁学原理来探测地下的电性和导电性结构。
因其便捷、高效、精准的特点,被广泛应用于矿产勘探、地下水资源调查、环境地质调查等领域。
下面我们将详细介绍瞬变电磁法的应用条件,包括地质背景、地下介质、设备要求等内容。
一、地质背景瞬变电磁法通常适用于地表条件相对较好的地区,如平原、丘陵、山地等地貌,适用于研究区域的地质历史和地下介质结构。
在进行勘探前,需要详细了解地质条件,包括地表覆盖情况、地下水情况、岩石性质等。
只有充分了解地质背景,才能更好地设计勘探方案,提高勘探效果。
二、地下介质瞬变电磁法适用于导电率较高的地下介质,如含水层、矿床、盐水层等。
由于瞬变电磁法原理是通过观测地下电磁参数的变化来识别地下结构,因此对于介质的导电性要求较高。
在适用条件下,瞬变电磁法可以很好地探测地下水资源、矿产矿床等目标。
三、设备要求瞬变电磁法需要专门的仪器设备来进行测量。
在实际应用中,需要考虑设备的稳定性、精度以及适用范围。
目前市面上有多种瞬变电磁仪器,可以根据实际需求选用合适的设备。
还需要配备一定数量的电极、接收线圈等配套设备,以确保勘探工作的顺利开展。
四、环境条件瞬变电磁法对环境条件的要求较高,主要包括天气、地表情况等方面。
在进行勘探时,需要考虑天气因素对野外工作的影响,避免在极端恶劣的天气条件下进行测量。
地表覆盖情况也对瞬变电磁法的有效性产生影响,需要选择开阔的地区进行勘探,避免复杂地形对数据解释的影响。
五、专业人员瞬变电磁法需要专业技术人员进行操作和数据解释。
在进行勘探前,需要组建具备相关专业知识和实践经验的团队,从而保证勘探工作的顺利实施。
在数据解释阶段,也需要专业人员进行综合分析,提出科学合理的建议和结论。
六、安全防护在进行瞬变电磁法勘探时,需要注意安全防护措施。
特别是在野外作业时,要对设备操作人员进行安全培训,确保他们了解相关危险因素和应急措施。
XX煤矿瞬变电磁超前探测报告
XX煤矿瞬变电磁超前探测报告根据要求,以下是关于XX煤矿瞬变电磁超前探测的报告,报告内容将包括原理、应用、结果分析等方面。
一、引言瞬变电磁超前探测是一种应用于煤矿勘探中的地球物理勘探方法。
通过测量地下矿藏特征的变化,可以提供煤矿资源及其分布的相关信息。
本报告将详细探讨XX煤矿中瞬变电磁超前探测的应用效果及结果分析。
二、原理瞬变电磁超前探测利用瞬变电磁场的特性,通过发射线圈产生电磁场,再利用接收线圈接收地下物质对电磁场的响应。
当电流在线圈中瞬时变化时,产生的电磁场会引起地下各种物质中的电流和电磁场的变化。
通过测量接收线圈接收到的信号,可以得到地下物质的电阻率、磁导率等信息,从而判断地下矿藏的存在与性质。
三、应用1.地下矿藏勘探:瞬变电磁超前探测可以用于地下矿藏的勘探,通过测量地下不同深度的电磁特征,可以识别出潜在的煤矿分布情况,并提供有关煤矿储量和质量的信息。
2.煤层顶板检测:通过瞬变电磁超前探测,可以检测煤层顶板的电磁特征,判断煤层顶板是否存在异常现象,如弱面、裂隙等,从而提前预防煤层顶板的塌陷和事故的发生。
3.煤层气勘探:瞬变电磁超前探测可以用于煤层气的勘探,通过测量地下煤层气体的电磁特征,可以判断煤层气的存在及储量情况,并提供对煤层气开采的指导。
四、结果分析在XX煤矿的瞬变电磁超前探测工作中,我们运用瞬变电磁超前探测仪器,对特定区域进行了勘探。
1.地下煤矿分布情况:通过瞬变电磁超前探测,我们确定了XX煤矿的分布情况,并发现了一些潜在的煤矿资源,为煤矿的开采提供了重要参考。
2.煤层顶板异常情况:我们发现了煤层顶板的一些异常特征。
通过进一步分析,可以预测煤层顶板的稳定性,并采取相应的措施,避免塌陷和事故的发生。
3.煤层气储量预测:通过对煤矿区域进行瞬变电磁超前探测,我们确定了煤层气的存在,并对其储量进行了初步预测。
这为后续的煤层气勘探工作提供了有力的支持。
综上所述,瞬变电磁超前探测是一种有效的煤矿勘探方法,可以提供地下矿藏的相关信息。
关于井下瞬变电磁法在煤矿防治水工作应用中若干问题的探讨
2016年第5期 (总第74期)119综合分析来判断异常的“真伪”。
1)采集的原始数据质量直接影响到解释结果,因此严格控制原始数据质量是保证成果可靠地第一步,井下瞬变电磁法是近年兴起的一种物探方法,目前还未见相关规范出台,因此目前对于原始数据质量评价尚无成文的规定。
因此笔者对原始数据的评价标准暂时依据两个方面:其一是定性评价;其二是定量评价。
定性评价是指绘制二次场衰减曲线,通过曲线的衰减情况及原始数据与检查数据是否一致来判断数据的质量。
二次场衰减曲线正常衰减无畸变,另外检查数据重复性很好,则认为数据质量较好,解释成果可信程度较高,反之认为数据质量较差,解释成果可信程度较低(如图3、4)。
定量评价是指参照《地面瞬变电磁法技术规程》DZ/T0187-97中关于原始数据的评价方法进行定量计算,然后根据计算结果进行评价。
图4 可信度相对较低的数据(重复性较差)2)地质调查工作对于异常的定性解释至关重要。
物探异常的解释需要多方面因素,通过对已知的因素综合分析后排除“假异常”,这样才能提高预测的准确程度。
这些已知的因素则需要进行充分的地质调查工作。
一般情况下在对矿井进行探测之前应了解以下情况,煤层起伏情况,构造发育情况,矿井水文地质情况,以往小窑采掘及积水情况,井上下对照情况,地面物探成果;在工作面探测时应了解井下电磁噪声情况,探测点两侧其他巷道掘进情况,掌子面顶板淋水情况,掌子面的湿度,以及超前钻探情况等等。
这些都是对异常判断时所需的依据。
以下两个实例是在某矿的探测成果,经过综合分析后的成果与实际验证后的情况较为接近。
图5为某矿东胶带运输大巷DJ30测点前33.5m 处顺层探测成果图,探测位置位于东胶带运输巷,共圈定了3处异常,分别编号为1#、2#、3#异常,通过比对原始据数可知2#异常处数据尾支衰减存在一定问题,可能是因为晚期数据信噪比降低,受电磁干扰造成的“假异常”;根据地质调查结果可知,在东胶带运输大巷右侧30米、100米为东回风运输巷和胶带运输顺槽,两条已掘巷道分布在探测范围内,在掘进过程中未见地质异常体,因此推断3#异常可能为胶带运输顺槽内的电器设备等引起的“假异常”。
对瞬变电磁矿井物探异常分析的探讨
出水与深部无水力联系,断层为非导水断层 ,确保
工 作面 的安全 回采。
12 16运 料巷
一 —
久长 矿为一 家地方 煤矿 ,矿 区附近存 在古 小窑
采空区, 对煤矿的正常采掘存在严重威胁 。特采用 瞬变 电磁对 采 区附近进 行探测 ,以排 除安全 隐患 。 因为古小窑采 区一般没有图纸资料查询 , 对煤 矿 的采掘威胁 较 大。采 用瞬变 电磁 对存在 小窑 的可 疑 区域探测 ,如 图 2所示 ,探 测到 大范 围 的低 阻异
的实际情况、地质资料 ,具体问题具体分析。
由于井 下是 全空 间环境 ,与地 面探 测 的半空 间解释 完全 不 同 ,在此就 如何分 析井 下物 探异 常 、确 定异 常范 围和定 性解 释等做一 介绍 ,供参 考 。
3 探 测 实例 分 析
31 范 各庄 矿 1 . 0 陷落柱 的探 测
接 收到二 次场 随时间变 化 的特 征 ,将 反映地 下岩层
开 滦 集 团范 各 庄 矿 28胶 带 巷 平 7孔 钻 进 遇 0 1 陷落 柱发 生 涌水 ,为从 根 本上 消除 1 导 水 陷 0 0 落 柱对矿 井安 全 的威 胁 ,采用 地 面注浆 封堵技 术对 该 陷 落柱 进行 治 理 ,为 配合 1 陷落 柱 治理 工 程 , 0 采 用井下 瞬变 电磁探测 技术进行 陷落 柱探测 工作 。
3 06 9 5C
图 1 范各庄矿 1" 0 陷落柱瞬变电磁探测成果
河 北 煤 炭
由于之前矿方对陷落柱 区域采用地震手段取得 了初步异常范围 , 但地震资料无法判定陷落柱的裂 隙发育 ,图 1 为采用瞬变电磁多角度对陷落柱区域 探测,由于探测结合地震资料,就可以定量分析出 陷落柱的具体位置和周 围裂隙的发育 , 陷落柱上 及
矿井瞬变电磁探测噪音特点及处理方法
巷道铁轨同一侧距离较近和无铁轨方式 比较。如图
1 示 ,可 见 在巷 道 底板 探 测 中 ,距离 轨 道的远 近 所
对实际测量结果有着很强的影响。
场 强 /O B L G
O
l
2
3
4
c
、
窿 厘
—
—
无 干扰物测量 曲线 一 … 有干扰物测量曲线
P OE 4 R T M 7型瞬变电磁仪对 国内 5H 交流 电产生 0z
21 铁 轨对 瞬变 电磁影 响 分析 .
岩矿体 中产生的感应 电流 由于热损耗 而随时间衰 减 ,衰减过程一般分为早 、中、晚三个部分。通过 探测不 同时 间段 二次 场变 化 ,可 得到 不 同深度 的地 电特征 。
巷道 探测采 用 偶极 方式 ,发射 框 和接受框 位于
1 井下主要干扰 因素分析
应的各个时间门的校正值 ,即可得到校正后的视电 、
窿
匿
图 4为某矿巷 道侧 向瞬变 电磁探 测对 比图 ,可
以明显看 出图 () 未经 除 噪处 理探测 结果 ,探测 a是
测 器 量蠢处 曲护 线
… 譬线 处 测曲 护 磊 蹬 量
范围 内异 常范 围大 ,且异 常边界不 明显 ;经 过除 噪 处 理后 的图 ( 就 可 以明显地 区分异 常区的范 围大 b) 小 和重点 区域 。可见 ,只有 经过对 干扰 噪音 的处理 才 能得 出正 确 的地质 解释 。
21年第1 00 期
河 北 煤 炭
1 7
矿井瞬 磁探测噪音 变电 特点及 处理方法
李智 文
( 冀中能源 邢矿集 团公司河北煤炭科 学研究院地质物探中心 , 河北 邢 台 0 4 0 ) 500
浅谈煤矿井下电磁干扰机理及预防
浅谈煤矿井下电磁干扰机理及预防许修龙(安徽省淮南矿业集团张集煤矿监控二队,安徽淮南232100)应用科技B裔要】煤矿井下电磁干扰,对煤矿井下安全生产极为不利,特别是对监控系统的干捩.有为突出,因此有硌要深入地研究煤矿井下电磁干扰机理,电磁干抚对井下通信系统及监控系统的影响,抗干扰的有效措施,为煤矿安全生产提供教术保障。
本文基于此点,对上述问题进行了详细分析,为煤矿井下电磁干扰的研究提供了参考。
崖键词电磁干扰;电予设备;煤矿随着现代电子设备广泛应用于煤矿生产的多个领域,电子设备在煤矿井下必然导致在其周围产生的电磁场电平不断增加,造成井下电磁干扰问题,如果电磁干扰问题解决不好就会造成系统间互相干扰,影响设备正常工作,对煤矿的安全生产也构成极大威胁。
并下电磁干扰对综合自动化及井下通信等系统设备的工作十分不利,它是矿山安全生产领域急需研究和解决的关键问题之一。
1煤矿井下电磁干扰机理分析按电磁干扰的来源分类,煤矿井下电磁干扰可以分为人为干扰和自然干扰两类。
人为干扰源分为大功率设备、电力线路、电力电子系统、牵引网络和电机车、静电放电、高频无线发射装置等。
1.1大功率设备和电力线路煤矿井下供电系统电压等级多,供电系统是由电阻、电容和电感组成的网络,在一定的参数配合下可能对某些频率产生谐振,出现过电流和过电压。
由于变压器铁芯的非线性,高次谐波电流会使电源电压波形畸变,电源的高;欠{皆波电压通过电容耦合,会在二次设备上产生高次谐波感应电流和感应电压。
这类干扰已开关操作产生的瞬变电磁场对电子设备的危害最大。
12高频无线发射装置煤矿井下的无线通信设备,本身发射的电磁能量都是带有信息的,对于其本身来说是有用信号,而对于其他系统就是无用的电磁干扰,特别是对与井下监控设备来说就是电磁干扰。
13静电放电井下能产生静电的设备和场所很多,掘进机、采煤机在切割、破碎煤、岩石的过程中,可能在煤壁上产生静电;胶带输送机的传动带与滚筒、煤、托辊快速摩擦产生静电,经常出现静电放电,产生静电电磁干扰。
瞬变电磁法在煤矿井下探测中应用
浅谈瞬变电磁法在煤矿井下探测中的应用摘要:矿井水害是困扰我国煤矿安全生产的重要问题,不仅造成大量煤炭资源无法正常开采,导致多种环境负效应,而且还威胁着人员伤亡和生产损失。
本文通过介绍瞬变电磁法的概念及勘探原理,分析了矿井瞬变电磁法的观测系统应用研究技术,通过应用实例论述瞬变电磁法在煤矿井下探测中的应用。
关键词:瞬变电磁法;探测;应用1 概念及原理瞬变电磁法,是利用不接地回线或接地线源向地下发射一次脉冲磁场,在一次脉冲磁场间歇期间利用线圈或接地电极观测地下介质中引起的二次感应涡流场,从而探测介质电阻率的一种方法。
瞬变电磁法的勘探原理是利用人工在发射线圈加以脉冲电流,产生一个瞬变的电磁场,该磁场垂直发射线圈向两个方向传播,通常是在地面布设发射线圈,依据半空间的传播原理,把地面以上的忽略。
当磁场沿地表向深部传播,当遇到不同介质时,产生涡流场。
当外加的瞬变磁场撤销后,这些涡流场均以磁场的形式释放所获的能量,利用接收线圈测量接收到的感应电动势v2。
通过一维反演、视电阻率等多解释手段观测地下岩层的结构,由于采用线圈接收v2,故对空间的电磁场或其它人文电磁场敏感。
为了减少此类干扰,采用尽量的发射大的电流,以获取最大的激励磁场,增加信噪比,压制干扰。
2矿井瞬变电磁法观测系统研究由于矿井瞬变电磁法测量环境与地面差别很大,回线组合观测系统不能按地面条件选择。
一是井下目的物距离测点较近,二是井下地质环境完全不同于地面,不能采用地面大的各种回线组合观测系统在井下测量,只能采用边长在2m左右的回线组合观测系统测量。
为了保证有足够的发射功率和能感应到足够强的有用的信息,采用多匝数的小回线组合观测系统测量。
矿井瞬变电磁法应用于井下主要为了探测巷道不同位置和不同形态的含水构造,而矿井突水构造主要为导水断层、含水岩溶、富水陷落柱和老窑水等,这些突水构造分别可以用近直立的薄脉、圆柱体和球体等低阻模型模拟。
通过理论分析、物理模型实验和井下试验,提出矿井瞬变电磁法在井下探测主要采用重叠回线组合和双回线组合两种观测系统。
矿井瞬变电磁法在煤矿中的探测方法及异常特征研究
在实际的工作环境中存在多种干扰
以外,深部奥灰水、采空区积水等也在 源 ,井下设置的电缆以及铁轨等均会产
其 内 。展开瞬变电测探测的过程中,要 生一定影响,若想保证数据采集能够顺
对异常特征予以重点关注,尤其是要对 利 完成,信噪比能够大幅提升,使得电
断层、陷落柱、采空区等予以重点关注。 磁噪声能够真正得到实现,可对瞬变电
(1)
断 层 裂 隙 水 探 测 异 常 特 征 分磁探测仪予以充分利用。依据矿区电磁
析 。从煤矿井下的现状来看,局部地段 已 经 出 现 了 顶 板 破 碎 的 情 况 ,如果上覆 岩层中含水的话,那么裂隙含水就难以 避 免 ,而且会出现发育状况,此时的等 值线就会出现大幅度波动,视电阻率也
干扰的实际情况来对观测数据展开全面 分 析 后 发 现 ,对 瞬 变 电 磁 信 号 展 开 预 处 理时可以选择小波变换方法,如此能够 保 证 突 变 、 干 扰 的 区 分 切 实 达 成 ,去噪 效果更为理想。
E N E R G Y & E N V I R O N M E N T |H :MWU
成 ,具体如图3 所示。
3 矿井瞬变电磁新技术分析
2 矿井瞬变电磁探测异常特征分析
3 . 1 矿区强干扰环境下资料处理
在对煤矿进行开采时,煤层冲水的 技术
情 况 是 较 为 常 见 的 ,其 水 源 除 了 地 表 水
I I 源5不保 |EN ER G Y & E N V IR O N M E N T
I 矿井瞬变电磁法在煤矿中的探测方法及异常特征研究 张丹枫 (长治职业技术学院,山 西 长 治 046000)
摘 要 :在煤矿探测工作的过程中,瞬变电磁法的应用较为普遍。即将电磁感应原理作为依据,通过不接地回线,或者是接地线 源 将 一 次 脉 冲 磁 场 发 送 至 地 下 , 在 此 基 础 上 对 二 次 涡 流 场 进 行 观 测 ,进 而 将 空 间 分 布 、时 间 分 布 呈 现 出 的 规 律 予 以 明 确 ,这 样就能够实现发现矿产资源的目标,也可了解工程地质存在的具体问题。文章深入探析此种方法的应用,重点针对异常特征 予以详细阐述。
矿井瞬变电磁法超前探测施工安全措施
矿井瞬变电磁法超前探测施工安全措施矿井瞬变电磁法超前探测技术是一种非常有效的矿井探测方法,可以在施工过程中提前发现潜在的安全隐患,从而采取相应的安全措施,保障施工人员的安全。
本文将详细介绍矿井瞬变电磁法超前探测施工安全措施的重要性以及具体实施步骤。
矿井作为重要的能源采集和生产场所,存在着很多安全风险。
而矿井瞬变电磁法超前探测技术可以通过测量地下矿井周围的电磁场变化,判断矿井内部的构造和地质情况,从而提前预警可能的地质灾害和安全隐患。
因此,在进行矿井超前探测施工时,必须严格遵循一系列的安全措施,以确保施工过程的安全可靠。
施工前必须进行详细的现场勘察和安全评估。
施工单位应派遣专业的勘察团队对矿井进行全面的勘察和调查,了解地质情况、地下水位、矿井开采历史等相关信息。
同时,根据勘察结果进行安全评估,确定施工方案和安全措施。
施工人员必须接受专业的培训和资质认证。
矿井瞬变电磁法超前探测技术属于高风险作业,要求施工人员具备一定的专业知识和技能。
施工单位应组织培训班,对施工人员进行相关培训,并通过考核评估,确保其具备相应的资质。
第三,施工现场必须设置明显的警示标识和安全防护设施。
在施工现场的入口处和周边区域设置醒目的警示标识,以提醒外来人员注意安全。
同时,根据施工需要设置合理的安全防护设施,如围挡、安全网等,防止施工过程中的意外伤害和事故发生。
第四,施工过程中必须进行严格的监测和控制。
矿井瞬变电磁法超前探测施工过程中,应配备专业的监测设备和人员,对施工现场的电磁场变化进行实时监测。
一旦发现异常情况,应立即停工并采取相应的应急措施,确保施工人员的安全。
第五,施工单位必须建立完善的应急预案和安全管理制度。
矿井超前探测施工是一项复杂的工程,容易受到各种因素的影响。
因此,施工单位应制定详细的应急预案,明确各种突发情况的处理措施和责任分工。
同时,建立健全的安全管理制度,加强对施工人员的安全教育和培训,提高其安全意识和应急处置能力。
浅析瞬变电磁法在煤田地质勘查中的应用
浅析瞬变电磁法在煤田地质勘查中的应用摘要:电场和磁场交替产生,由近及远,扩散的速度与地下岩层的电阻率有关,不同时间扩散到不同深度。
低电阻率地质体如导水断层、富水区、金属矿体等能引起较强且衰减慢的二次涡流场,而贫水区等高阻体引起较弱且衰减快的二次场。
由于早期信号反映浅部地电特征,晚期信号反映较深部地电特征,这就可以达到测深的目的关键词:瞬变电磁法;矿井瞬变电磁;探明地下水1.瞬变电磁发展概况瞬变电磁法是时间域电磁法之一,随时域方法而出现,它是发展在后而发展很快的电法勘探分支方法。
将瞬变电磁信号用于地质勘探的设想,早在20世纪30年代就有人提出。
最早的时域电磁法在西方称为Elrtna法,它基于L.W.Blna在1933年获得的发明专利,该法利用电磁脉冲激发供电偶极形成电磁场,用电偶极测量电场。
2. 瞬变电磁法技术特点瞬变电磁法是时间域电磁法之一,随时域方法而出现,它是发展在后而发展很快的电法勘探分支方法。
将瞬变电磁信号用于地质勘探的设想,早在20世纪30年代就有人提出。
最早的时域电磁法在西方称为Elrtna法,它基于L.W.Blna在1933年获得的发明专利,该法利用电磁脉冲激发供电偶极形成电磁场,用电偶极测量电场。
方法的优点:(1)断电后观测纯二次场,消除了频率域的装置耦合噪声,受地形起伏影响小。
(2)可采用不接地回线装置,适宜于在各种地理环境下工作,在沙漠、冻土带更显其独到特性。
(3)可以采用同点装置(如重叠回线、中心回线等)进行观测,达到与探测目标的最佳耦合,取得的异常强,形态简单,分层能力强。
(4)单脉冲激发就可以得到多信息的整条瞬变场衰减曲线,且对线圈点位、方位或接收距要求相对不严格,测地工作相对简单,工效高。
(5)可以通过多次脉冲激发,进行多次叠加观测,并采用空间多次覆盖技术,提高信噪比和观测精度。
(6)可以选择不同的时间窗口进行观测,有效地压制地质噪声,获得不同探测深度的信息。
(7)利用该方法的测量系统,可实施地面、空中、地下、水上、井中或坑道电磁法探测。
矿井瞬变电磁法在煤矿中的探测方法及异常特征分析
矿井瞬变电磁法在煤矿中的探测方法及异常特征分析梁庆华【摘要】基于矿井瞬变电磁原理,分析了固定平移法、转换角度法、综合法等矿井瞬变电磁探测工作方法及其适用范围。
通过实例研究了断层裂隙水、充水陷落柱、采空区积水、导水裂缝带等矿井瞬变电磁探测异常特征,结果表明:矿井瞬变电磁对各个含水异常体的反应较为明显,且呈现出不同的异常特征。
通过矿区井下含水构造实地探测和井下巷道超前探测跟踪试验,研究了瞬变电磁探测的准确率,统计得出矿井瞬变电磁整体探测成功率约为86.2%,是井下比较实用的探测水害的物探方法。
%Based on the mine transient electromagnetic theory, analysis was made on the working method and application scope of the mine transient electromagnetic detection including the fixed translation method, conversing angle method and comprehensive method. Through the cases, study was carried out on the abnormal characteristics of the mine transient electromagnetic detection such as the fault fracture water, water-filled subsided column, gob water, water flowing fractured zone and so on, the results showed that the mine transient electromagnetic response was more obvious for each water-bearing anomaly and presented different abnormal characteristics. Through the field detection of underground water-bearing structures and the following test of the advance detection in mine roadway, study was made on the accuracy of the mine transient electromagnetic detection. The statistics indicated that the overall success rate of the mine transient electromagnetic detection was about 86. 2%, so it is a more practical geophysical method for mine flooding.【期刊名称】《矿业安全与环保》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】4页(P72-75)【关键词】矿井瞬变电磁;探测方法;异常特征;准确率;矿井水害【作者】梁庆华【作者单位】中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆400039【正文语种】中文【中图分类】P631.3+25对于矿井探测水害的物探设备而言,目前可以用于井下的物探设备主要有直流电法仪、瞬变电磁仪、地质雷达、无线电波坑透仪等[1]。
瞬变电磁法在煤矿采空区探测中的应用
瞬变电磁法在煤矿采空区探测中的应用摘要:为确保某创新园区项目建设施工的安全性,对拟建区域西侧张家北煤矿区内的采空区进行勘察。
大量研究资料显示,瞬变电磁法在煤矿采空区探测方面具有良好的应用优势。
本文根据采空区附近岩石特征等应用瞬变电磁法解译深部采空区以及影响范围,研究成果为拟建项目进一步确定治理方案提供了基础依据。
关键词:瞬变电磁法;煤矿;采空区;探测应用1瞬变电磁法概述1.1基本原理所谓“瞬变电磁法”,是从接地线源、不接地回线中发射一次脉冲电磁场,在一次脉冲电磁场的发射间歇,以接地电极、不接地线圈为观望角观测二次涡流场。
瞬变电磁法从矿井下、地面配置的波形电流中发射线圈。
与此同时,一次脉冲磁场在地下导电岩矿体处产生感应电流。
感应电流在断电后由于热损耗作用而逐步衰减。
衰减分早期衰减、中期衰减和晚期衰减。
早期电磁场的衰减趋肤效应弱且衰减快,而晚期电磁场的衰减与早期电磁场的衰减表现完全相反。
断电时,以二次磁场与时间的变化关系为准则,以深度为划分依据,归纳地电特征。
将矩、电导率σ为参数的以各向均匀同性介质为成分形发射回线铺埋在以磁导率μ的地面中,将阶跃脉冲电流提供给矩形发射回线,有:式(1)中,I为阶跃脉冲电流,A;t为时间,s。
当电流处于连接状态时,在矩形发射回线四周的空间、大地中通过发射电流构建稳定磁场。
处于零时刻时,瞬间切断电流,一次磁场也因电流的瞬间切断而发生瞬时变化。
一次磁场变化情况通过地下导电介质、空气等传输通道传送到矩形发射回线周围环境,借助于环境激发的感应电流对原有磁场进行能量补充,减缓磁场能量的消失直至完全消失。
若无良导体,过渡过程极其短暂;若有良导体,过渡过程将会延长。
地下涡旋电流产生的磁场与水平环状线电流产生的磁场类似。
当发射电流即将处于关闭状态时,矩形发射回线、环状线电流不但紧密相连,而且形状类似。
电流环逐步向四周扩散形成圆电流环。
与地面瞬变电磁法原理类似,矿井采空区积水瞬变电磁法只负责巷道的探测工作,进而产生烟圈效应,并逐步向巷道空间扩散。
瞬变电磁法在矿井下的应用和疑难问题探讨
l 0 w C A R B 0 N W0 R L D 2 0 1 7 / 6
瞬变电磁 法在矿井下的应用和疑难 问题探讨
王佳岑 ( 河南省煤田地质局物探测量队, 河南 4 5 0 0 0 0 )
【 摘 要】 瞬变电磁法有着勘 探精度高、 资金投入少以及动工效率高等优 点, 在矿井下勘探水文地质过程有着广泛的应用。 运用瞬变电磁法技术, 对
长 时 间 以 来 瞬 变 电磁 法 属 于矿 井的 勘 探 过 程 里 最 广 泛 应
备. 第二 选 择 好 的 动 工 方 法 选 择 动 工设 备 , 对 于 动 工 的 效 率
用 的 勘探 技 术 , 瞬 变 电磁 法 自身 有 着精 度 高 、 成本 低 以 及 效 率 高的特点. 所 以在 矿 井 下工 作 中能 够 发 挥很 大作 用 。 瞬 变 电磁
的 是 一 个 困难 点 然 而 对 瞬 变 电磁 法进 行 利 用 因 为 它 本 身 针 对 低 阻 地 质 的 气 体 非 常 敏 感 所 以 它 能够 非 常 快速 的 对 这 一 气 体发现。 瞬 变 电磁 法 有 着 对 噪 声 自动 消 除 的 功 能 . 它能很 小 程 度 的 影 响 实 际 的 地 形 ,它 能 够 对 与 探 测 目标 的耦 合 有 效 的 实 现。此项措施看上去简单 , 然 而它 的 分 辨 力 非 常 强 。
次 场 是 激 励 地 下 良导 的 地 质 体 . 导 致 不 稳 定 磁 场 的 出现 瞬 变
置成为 2 9 位. 设 置发 射机 的频 率通 常 为 3 O H z , 1 5 H z . 2 8 5 H z
电磁 法 对 地 底 地 质 构 造 的 掌握 ,具 体 是 依 靠 对 二 次 场 在 一 次
瞬变电磁法在煤矿防治水方面的应用
瞬变电磁法在煤矿防治水方面的应用摘要:目前,世界上已经存在了多种物探方法,然而只有瞬变电磁法得到了广泛的应用,究其原因,主要是它具有灵敏度高、分辨率强,同时还对环境的适应性较强以及工作效率高。
本文主要在瞬变电磁法在地面应用的基础上,来勘测井工矿工作面的采空区以及积水的分布情况,同时还对巷道中各个突水点进行瞬变电磁探测,其采用瞬变电磁勘探的结果与实际工程钻探的结果极为相近,此外也摸清了巷道附近低阻异常区域的分布情况、大小以及含水情况等。
瞬变电磁法应用于煤矿的防治水工作中可以说是完全可靠的,这同时也为煤矿井下的安全生产提供的一份保障。
关键字:瞬变电磁法;煤矿防治水;应用0引言近年来,随着资源赋存条件较好的煤炭资源开采殆尽,矿井开始向深部带压区、构造复杂区开拓部署,有些资源整合矿井为了延长生产年限,甚至在井田内小窑破坏区、边角区进行复采,复杂的生产地质条件致使矿井突水风险陡增。
矿井掘进工作面因其空间相对狭小,不易逃生避险,一旦发生水害事故,往往会造成较大人员伤亡和财产损失。
为确保安全高效生产,矿井对超前探测掘进工作面富水异常区赋存特征的需求极为迫切。
目前,用于探测掘进工作面水患的物探技术主要有直流电法、地质雷达法和矿井瞬变电磁法。
然而,矿井瞬变电磁法具有全空间电磁响应特征,容易受到施工现场铁器、电力、积水等因素干扰,在物探结果中常表现为视电阻率异常的“假地质异常体”,同时物探结果多以二维视电阻率拟断面图显示,对低阻异常空间分布形态难以准确定位,物探成果难以有效指导探放水工作。
如何改进探测方案和数据处理流程,实现低阻异常精准定位,是当前矿井物探工作者需要着力解决的重点和难点。
1瞬变电磁法在煤矿防治水工作中的应用原理1.1井下瞬变电磁法工作原理井下瞬变电磁法是利用不接地回线向探测地层发射一次脉冲电磁场,在一次脉冲电磁场间歇期间,利用不接地线圈观测二次涡流场的方法。
其工作方法是在井下掘进工作面设置发射线圈,首先通以一定波形电流,从而在巷道周围空间产生一次磁场,并在围岩中产生感应电流,然后进行断电,感应电流由于热损耗而随时间衰减。
瞬变电磁法在矿井下的应用和疑难问题讨论-杨金伟
三、井下施工装置和参数选择
侧帮(顶、底板)探测方向示意图
巷道 TX RX 10m
三、井下施工装置和参数选择
超前探测方向示意图
正 左 左 15° 前 左 30° 45° 右 右 15° 30°右 45°
上45° 上30° 上15°
迎头
正前 下20°
迎头 横向探测方向示意图
下30° 下45°
纵向探测方向示意图
全期视电阻率计算方法
早、晚期定义的视电阻率计算方法很简单,但最大的缺陷是不满 足极限条件下的视电阻率曲线,并不收敛于均匀大地的电阻率,曲线 较为复杂,(典型表现为近区阻值偏高),若不加以改进,将大大影 响TEM探测方法的探测能力。为此近年不少学者对适用于全区视电阻率 的方法进行了研究,得出了更逼近模型的全期视电阻率算法。 常用算法思路有几种: 1、利用感应电动势的平移伸缩特性计算; 2、根据核函数特征采用二分迭代逼近法计算; 3、采用样条函数分段逼近方法计算等。
四、时间域瞬变电磁常用算法
晚期视电阻率计算公式
μ 2 0 Mq 2 / 3 μ 0 ρ(t) ( = ) a 4πt 5t dBz(t) dt
式中:
μ0: 空气导磁率 4πX10-7H/m, M:发射偶极距, M= I X S {发射电流 (A) X 发射回线面积(m2)} q: 接收线圈有效面积 t:观测道时间(s)巷 道 掘 Nhomakorabea进 方 向
0 10 20 30 40 50 迎头位置 说明:图中颜色由红----蓝,对应视电阻率值由高----低。 图中掘进正前方向28--55m区域为物探低阻异常区,尤其是28--37m为赋 水性较强区域,即岩层相对破碎或富水区域,推断可能为流沙层或卵石层等 岩层赋水所致。后经矿方验证,与实际吻合非常好。
瞬变电磁法在煤矿含水层探测中的应用研究
质资料的情况 来看 , 有垂 向水力 联 系的 区域都是 局 具 部的 , 其范 围一 般在几 十米 到一 百多米 。为 了掌握 这
种 导含 水 构 造 的赋 存 规 律 , 般 采 用 较 密 的 测 量 点 距 , 一 从 而可 以降 低 体 积 效 应 , 高 勘 探 的横 向分 辨 率 。基 提 本 测 网密 度 设 计 为 2 ( 1 O I)×1 ( , l 0 m) 即线 距 2 m, 距 0 点
1 瞬 变 电磁 法
矿井瞬变 电磁法 的工作装 置主要 有 中心 回线 、 重
叠 回线 和 偶极 装 置 三 种 。三 种 装 置 形 式 各 有 优 缺 点 ,
瞬变 电磁 法 ( rni t l t m g ecMe os 简 Tas n Ee r an t t d , e co i h
砂岩 含 水 层 在 空 间 上 的 电性 分 布 情 况 , 以 在 轨 道 巷 、 可
磁场对地下介质 的分 辨 能力 不 同 , 垂直分 量纵 向分辨
率相对较高 , 水平分量横 向分辨率相对较 高 , 电场和磁 场对 地下介 质的分辨能力也存在~定差异 。区内电阻 率分布与实际地层 具 有较好 的对应关 系 , 明其能 够 说 反映出地下 电性分 布情况。所以根据 瞬变 电磁法 资料 和相关 地质 资料推 断 出对应深 度 富水 情况 , 足煤矿 满 水文地质工作需要 , 指导矿 井的建设 和开采 , 保证矿井
要达到一定 的探 测深度 以感 应 到足 够强 的有用 的信
煤 层
息, 这就要求增 加发射 电流。一般采用 多 匝数 的小 回
线组合观测系统测量。
图 1 电磁 仪 探 测 方 向示 意 图
・ 稿 日期 :0 0— 9— 9 收 2 1 0 2
瞬变电磁在煤田采空区探测上的应用
4.1.3工区的地球物理特征
由于本工区采空区的形成时间已很长, 采空区的顶扳产生向下弯曲和移动,相继 发生断裂、破碎、冒落,并达到新的地应 力平衡状态。地下潜水水位及雨水的侵入、 填充均影响采空区的电阻率,其电阻率应 以低阻为其特征,这为利用瞬变电磁法探 测采空区提供了地球物理前提条件。
目录
1.前言 2.瞬变电磁方法原理 3.煤田采空区的地球物理特征 4.实际应用分析 5.结论
3.煤田采空区的地球物理特征
煤层赋存于成层分布的煤系地层中,煤层被开采后形 成采空区,破坏了原有的应力平衡状态。当开采面积较小 时,其煤层顶板为塑型岩石并保存完整,由于残留煤柱较 多,压力转移到煤柱上,未引起煤层塌落、变形,采空区 以不充水或充水的空洞形式保存下来;但多数采空区在重 力和地层应力作用下,顶板塌落,形成冒落带、裂隙带和 弯曲带这些地质因素的变化,使得采空区及其上部地层的 地球物理特征发生了显著变化。
图1 2线视电阻率拟断面等值线图
同样与2线相距30米的3线(图2)也有类300点到1500点,视电阻率曲线异常形态逐渐变宽缓,且以水平等值线为主。
图2 3线视电阻率拟断面等值线图
由4线的视电阻率拟断面图(图3)可见,基本与2线3线略有 相同,但差异较大: 主要表现为0—240点视电阻率等值线较为 平缓,240点到640点等值线形态较为复杂,且呈直立状分布, 640到1200点视电阻率等值线形态平缓,呈水平状分布。
目录
1.前言 2.瞬变电磁方法原理 3.煤田采空区的地球物理特征 4.实际应用分析 5.结论
矿井瞬变电磁法探测在煤矿中的应用
矿井瞬变电磁法探测在煤矿中的应用探讨了矿井瞬变电磁法探测技术在查明巷道迎头前方采空区、断层裂隙以及陷落柱的富水性时的应用。
由实例分析可知,该法效果显著,为煤矿安全开采提供了依据。
标签:矿井瞬变电磁法;采空区;断层裂隙1 前言众所周知,煤炭在我国能源利用中占主要地位,但在煤矿生产中,事故的发生率也十分高,因此在煤矿开采前,探明煤矿开采区的富(含)水性对于能否安全生产具有重要的意义。
近年来,矿井瞬变电磁探测在煤矿生产中利用的越来越多,它主要利用瞬变电磁场的全空间效应。
一般情况下,煤层相对于其它岩性地层具有相对高阻的特征,易于电磁波的通过,因此接收的信号能反映周围全空间的岩石电性特征。
矿井瞬变电磁探测具有对地下介质电阻率变化进行精确勘探的优越性,受地形影响小,穿透低阻覆盖层的能力强,探测深度大,目前,该方法已广泛应用于进行煤层顶、底板含水性评价、煤层陷落柱、断层及裂隙发育带的导水性含水性评价等勘探,从而为巷道的安全掘进提供详细的地质资料,为煤矿安全生产提供依据。
2 矿井瞬变电磁法应用原理及工作装置瞬变电磁法(TEM)是基于地层存在的电性差异,利用不接地回线向地下发送一次脉冲电磁场,用不接地线圈观测二次涡流磁场或电场进行勘探的方法,以此研究测区地电层结构,寻找地下低阻目标体。
瞬变电磁法(TEM)主要是根据目的层与围岩物性差异的大小来决定勘探方法的可行性。
我们都知道,一般情况下,在横向上,沉积地层的电性是均一的或变化不大。
当存在富水性的断层構造或其它良导电地质体时(如断层破碎带富水、裂隙、陷落柱等)时,水的流动性及电离作用,会导致电阻率呈现低阻特征,电阻率将会明显低于围岩的电阻率,这为利用TEM探测导水断裂及通道提供了条件。
矿井矿井瞬变电磁法经常使用的工作装置形式主要有重叠回线和偶极-偶极两种。
其装置类型和参数的选择主要受目的物的特性、地质环境及电磁噪声干扰等因素的影响。
测点间距一般在2~20m之间;回线边长大小和回线匝数可根据探测任务的要求和井下实际人文设施情况合理选择。
浅议矿井瞬变电磁法探测距离的影响因素
浅议矿井瞬变电磁法探测距离的影响因素摘要:本文旨在分析矿井瞬变电磁法探测距离的影响因素,研究了不同岩性、脉石等因素对探测距离的影响。
结果表明,探测距离与岩性、脉石等有关,具体受相对密度和频率范围的影响。
最后,基于以上研究成果,提出了优化探测距离的有效方法。
关键词:矿井瞬变电磁法,探测距离,岩性,脉石正文:本文旨在探讨矿井瞬变电磁法(TDEM)探测距离的影响因素,并研究其对测量精度的影响。
电磁法根据对比测量来确定采矿矿井内部矿体信息,其中受到矿体表面内部结构等微小因素的影响。
本文采用室内及实地试验手段,研究了不同岩性、脉石等因素如相对密度,以及频率范围对探测距离的影响,结果表明探测距离受到岩性、脉石等多种因素的影响。
随着孔隙率的增加,电磁法探测距离会出现延长或缩短的现象。
另外,频率范围也会影响探测距离,具体受到频率及其变化率的影响。
此外,本文还给出了一些有效的优化探测距离的方法,如采用均匀网格分布、优化磁场厚度等。
本文研究结果可为矿井瞬变电磁法探测距离提供重要参考。
为了确定影响探测距离的因素,本文进行了相关实验。
首先,分别使用不同的矿石样本,如石英、铅矿、铜矿及锆矿等来进行变形实验,随后对不同种类的岩石进行测试,以确定不同岩性对信号探测的影响。
在实验中,采用不同的参数,如孔隙率、脉石尺寸、频率及其变化率等,进一步分析其对探测距离的影响程度。
实验结果表明,孔隙率会影响探测距离,随着孔隙度提高,探测距离会随之延长或缩短。
此外,脉石尺寸也会影响探测距离,即越大尺寸,探测距离越长。
最后,频率范围也是重要因素,探测距离受到频率及其变化率的影响。
基于上述研究结果,本文提出了几种优化探测距离的有效方法,如调整孔隙率、改变频率范围、采用均匀网格分布和优化磁场厚度等。
基于以上研究成果,本文探讨了矿井瞬变电磁法探测距离的影响因素,并给出了优化探测距离的有效方法,未来可以进一步深入研究不同岩性、脉石等因素对探测距离的影响,为探测准确性提供更具体的参考。
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变场。二次瞬变电场采集数据信噪比的增加能对地
下特 征物 的位置 、形 状 和特征 给出更详 细和更准 确
的判断 ,因此,现场采集数据的信噪比的高低将决 定探 测效果 。而现 场工作 条件 、环境噪音 直接影 响
图1 瞬变 电磁基 本原理示意
信噪 比。
.
瞬变电磁的基本原理如图l 所示 ,工作时,首
20年 1 1 日,章村矿 三井 3 17 巷测量 发 07 月 8 98下 现 ,0~1 点 间 没 有 工 字 钢 ,二 次场 信 号 比较 6 测
好 ,l d /t o Bd曲线 呈标 准 的线 性 衰 减 ,而 1 ~6 g 7 3测
点问为工字钢支护 ,_字钢间距为0 1,二次场信 T .n 5 号质量明显降低 ,l d / l线呈非标准 的线性衰 o B tt g d ̄ 减 ,而且 出现 极性无规 律变化 ,以至 于无法 解析 ,
20 年4 日,葛 泉矿东 井 19运 料巷探 测 比 07 月4 0 1 较 典型 ,右 帮噪 音 测量 相对 正 常 ,一 般 在 10 v・ 4n 左右 ,而左 帮噪音 比较乱 。右 帮仅铺设 电缆 ,而 且悬 挂高度 距底 板 1 m以上 ,条件 相对较 好 。左帮 . 5 铺设 4 趟金属 管 路 ,而 且上 下平 行排 列 ,占据 侧 帮 1 m左右 的空 间。测量 时将 接收框 置于金 属管 上 , . 5
21 来 自金属物体的、可重复观测到的响应 . 现场金属堆积物体对电磁场具有吸收和导引作
用。
先给发射线框供一直流电流,然后突然切断电源 , 线框 内的电流将 发生 一个 突变。根据麦 克斯 韦 电磁
理论 ,发射机电流突然降到零的过程 ,将在发射线
罔 附近产生一 次脉 冲磁 场 ,该一 次磁场 又在地 下产
煤矿井下工作环境的特殊性 ,噪音干扰是不可避免 的 ,不可能 完全排除 。但是 ,从瞬 变 电磁 探测原理
上看 ,现场 _作可 以创 造条 件 ,最 大限度 地减少 干 T
扰 。根据实践 经验 ,现场测 量: 中应采 取相应 的 作 技 术措施 。 3 1 测量 巷道 电缆 停电 .
S i— i UN j —y
1 瞬变电磁的基本原理
瞬变电磁法 ( 简称T M) E 是利用不接地回线或 接地线圈向地下发送脉冲电流,以激励探测 目标体
感应 二次 电磁 场 ,脉冲间歇期 间 ,利用 线 圈或接地 电极观 测二次场 随时间变化 的响应 。
地下全空阃
\
又会 产 生 衰 变 二次 磁 场 ,并 随时 间 的推移 不 断 向
电缆 悬挂 高度 要 在 1 1以上 ,金 属管路 要放 于 .1 51 底 板上 或铺设 高度 1 m以上 。巷 道 内金属堆 积物尽 . 5
量 移 开 测点 位 置~ 定 距 离 ,一 般 2 左 右 。巷道 测 m
下、向外扩散。这种变化的电场和磁场交替产生,
由近及远 ,扩散 的速度 与地下 岩层 的电阻率有 关 , 不 同时问扩散 到不 同深度 。
低电阻率地质体如导水断层 、 富水区、金属矿 体等 能引起 较强且 衰减慢 的二 次涡流场 ,而贫水 区 等高阻体引起较弱且衰减快的二次场。由于早期信 号反映浅部地 电特征 ,晚期信号反映较深部地电特 征 ,这 就可 以达到测深 的 目的 。
煤矿井下巷道内南于生产原因,环境条件 比较
复杂。一般底板铺设运输轨道和胶带 , 巷道帮壁有 金属锚网 、工字钢支护以及 电器开关和金属管路
等。现场噪音测量发现 , L 字钢支护巷道内进行探 测时 , 二次瞬变场信号比较强、无规律衰减而且衰
生感应电场—一涡流场。由于地下为有限导电率介 质 ,涡流会立即开始衰变 ,与此同时衰变的涡流场
探测 工作 只完成 一部分 。结合 现场工作 条 件可 以肯
测 量 过 程 中 ,测 量 巷 道 内及 其 邻 近 巷 道 ( 0m范 周 内 )内 电缆 必 须停 电 ,否则 干 扰 明显 10
不 能正 常进行 。 32 清理 巷 内金属 物 .
定 ,金属工字钢的屏蔽和互感作用 , 是此次探测的 主要 影 响因素 。
维普资讯
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2 7 第6 0 年 期 0
河 北 煤 炭
5
减缓慢 。从 电磁场理论 及 瞬变 电磁原理 分析 ,在 磁
从 以上 瞬变 电磁 探测影 响 因素 分析可 知 ,由于
场介质电阻率相对比较低的情况下才会出现这种情
’
r
况
’
关键词 :瞬变 电磁 ;煤矿 井下 ;影 响 因素 中图分 类号 :T 16 D 6 文献标 识码 :B 文章 编号 :10— 03( 07)0— 04 0 O7 18 20 6 00- 2
Su yo ee e t atr f h o l elrn in lc o g ei p op cig td nt f c fc ec a w l t s t e t ma n t rs e t h f o ot a e e r c n
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河 北 煤 炭
2 7 第6 0年 期 0
煤矿井下瞬变电磁探测影响因素探讨
孙 吉 益
( 河北煤炭科 学研 究所 ,} 北 邢 台 1 0 40 5 00)
摘 要:从瞬变电磁 的基本原理角度 ,结合煤矿井下现场测量过程中遇到的实际问题,对煤矿 井下瞬 变 电磁探 测影 响 因素分 析及采 取 的技 术措施进 行 了分析探 讨 。
2 影响因素分析
●
发射源 ( 发射线蠲 )
t z
圈
巷道
嘲
从上 述瞬变 电磁探 测技术 的基本 原理 可知 ,瞬
变电磁 法 ( E )是通 过分析人 工一 次瞬变磁 场在 TM 地 下感应 的二次 瞬变 电场随时 问变化 的规律 ,来研
究 地下介 质的 电性 特征 ,现场 采集数据 为纯二 次瞬