井下瞬变电磁资料报告材料

目录

1.探测任务 (1)

1.1探测任务及目的 (1)

2.探测方法原理 (1)

2.1 探测方法原理 (1)

2.2 矿井瞬变电磁的特点 (3)

3.工作方法及技术要求 (4)

3.1使用仪器及参数 (4)

3.2工作方法 (6)

3.3技术措施 (8)

3.4本次工作情况及质量措施 (8)

4.资料处理及解释 (8)

5.结论 (11)

6.存在问题及建议 (11)

煤业运销集团同富新煤业为安全生产，按照“有掘必探、有采必探”的原则，委托省地球物理化学勘查院（以下简称物化院）对该矿10101辅助运输顺槽开口向里21m处前方100米半圆围地层赋水情况进行井下瞬变电磁探测工作，物化院于2013年10月14日进行了井下现场资料采集工作，经认真处理分析，提交本次井下瞬变电磁探测报告。

1.探测任务

1.1探测任务及目的

1）超前探基本测线4条，每条测线11个物理点，

2）探测10101辅助运输顺槽开口向里21m处顶板，顺层及底板的前方100米低阻体异常及分布围。

3）为布置探防水钻孔设计提供依据。

2.探测方法原理

2.1 探测方法原理

瞬变电磁法属时间域电磁感应方法。其探测原理是：在发送回线上供一个电流脉冲方波，在方波后沿下降的瞬间，产生一个向发射回线法线方向传播的一次磁场，在一次磁场的激励下，地质体将产生涡流(见图2-1)，其大小取决于地质体的导电程度，在一次场消失后，该涡流不会立即消失，它将有一个过渡(衰减)过程(见图2-2)。该过渡过程又产生一个衰减的二次磁场向地质体传播，由接收回线接收二次磁场，该二次磁场的变化将反映地质体的电性分布情况。如按不同的延迟时间测量二次感生电动势V(t)，就得到了二次磁场随时间衰减的特性曲线。如果没有良导体存在时，将观测到快速衰减的过渡过程(见图2-3)；当存在良导体时，由于电源切断的一瞬间，在导体部将产生涡流以维持一次场的切断，所观测到的过渡过程衰变速度将变慢，从而发现导体的存在。

图2-1 TEM探测原理

图2-2 TEM衰减曲线（探测的根据）

图2-3 半空间中的等效电流环

瞬变电磁场在中主要以扩散形式传播，在这一过程中，电磁能量直接在导电介质由于传播而消耗，由于趋肤效应，高频部分主要集中在地表附近，且其分布围是源下面的局部，较低频部分传播到深处，且分布围逐渐扩大。

传播深度：0/4

σμπt d = (1) 传播速度：t t d v z 02πσμ=??=

(2)

t 为传播时间，σ为介质电导率 0μ为真空中的磁导率。

瞬变电磁的探测度与发送磁矩覆盖层电阻率及最小可分辨电压有关。

由(2)式得：

ρπ/10227h t -?= (3) 时间与表层电阻率，发送磁矩之间的关系为： 513

120400??????????????? ??=πρημM t (4)

M 为发送磁矩，1ρ为表层电阻率，η为最小可分辨电压，它的大小与目标层几何参数和物理参数，还有和观测时间段有关。联立(3)(4)式，可得：

51155.0???? ??=ηρM H (5)

上式为野外工程中常用来计算最大探测深度公式。瞬变电磁的探测度与发送磁矩，覆盖层电阻率及最小可分辨电压有关。 采用晚期公式计算视电阻率：

?????? ?

?=dt )t (dB 5t M 2t 4)t (z 00μπμρτ (6) 式中 R S 10I I V dt )t (dB N 3z ??= (7)

2.2 矿井瞬变电磁的特点

矿井瞬变电磁和地面瞬变电磁法的基本原理的一样的，理论上也完全可以使用地面电磁法的一切装置及采集参数，但受井下环境的影响，矿井瞬变电磁法与地面的TEM 的数据采集与处理相比又有很大的区别。由于矿井轨道、高压环境及

小规模线框装置的影响，在井下的探测深度很受限制，一般可以有效解释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（或两侧）地层，这对确定异常体的位置带来很大的困难。实际资料解释中，必须结合具体地质和水文地质情况综合分析。具体来说矿井瞬变电磁法具有以下特点：1）受矿井巷道的影响矿井瞬变电磁法只能采用边长小于2m的多匝回线装置，这与地面瞬变电磁法相比数据采集劳动强度小，测量设备轻便，工作效率高，成本低。

2）采用小规模回线装置系统，因此为了保证数据的质量、降低体积效应的影响、提高勘探分辨率，特别是横向分辨率，在布设测点时一定要控制点距，在考虑工作强度的情况尽可能的使测点密集。

3）井下测量装置距离异常体更近，大大的提高测量信号的信噪比，经经验表明，井下测量的信号强度比地面同样装置及参数设置的信号强10-100倍。井下的干扰信号相对于有用信号近似等于零，而地面测量信号在衰减到一定时间段接被干扰信号覆盖，无法识别有用的异常信号。

4）地面瞬变电磁法勘探一般只能将线框平置于地面测量，而井下瞬变电磁法可以将线圈放置于巷道底板测量，探测底板一定深度含水性异常体垂向和横向发育规律，也可以将线圈直立于巷道，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，可探测工作面和顶底板一定围含水低阻异常体的发育规律。

另外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。在高阻地区由于高阻屏蔽作用，如果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，而在高阻地区用较小的回线可达到较大的探测深度，故在同样的条件下TEM较直流电法的体积效应小得多。

3.工作方法及技术要求

3.1使用仪器及参数

本次探测使用的仪器为地大华睿地学技术生产的YCS200矿用瞬变电磁仪（图3-1）。

这套矿用瞬变电磁仪对低阻充水破碎带反映特别灵敏、体积效应小、纵横向分辨率高，且施工快捷、效率高等优点，既可以用于煤矿掘进头前方，也可以用于巷道侧帮、煤层顶、底板等探测，为煤矿企业在生产过程中水患和导水构造的超前预测预报提供技术手段。同时这套瞬变电磁仪系统可以通过加大发射功率的方法增强二次场，提高信噪比，从而加深勘探深度；通过多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，应用于工作复杂、噪声干扰大的煤矿井下水害超前预报使用，有效勘探深度能达到100米。

图3-1 YCS200矿井瞬变电磁仪实物图