11701工作面瞬变电磁报告

永贵能源糯东煤矿

11701工作面迎头处瞬变电磁探测

成果报告

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1、工程地质概况及探测任务

1.1工程概况

1）工作面位置

11701工作面正下方为11901回风顺槽平均间距12m，下伏采空区为12001采空区，平均间距20m，东邻11703采空区；南侧为一号回风大巷；北距一采区边界约540m。

2）工作面围、面积

11701采面在一采区北翼17号煤层中，上顺槽开口位置在BGh导线点处（开口坐标为：x=2813199.523，y=35487634.039），下顺槽开口位置为北翼轨道BG4号导线点前10.619m处（开口坐标为：x= 2799391.965， y=35496746.321），下顺槽为沿空掘巷（沿11703回风顺槽留5m煤柱）采面顺槽方位角为19°10′，采面设计走向长445m，切眼长110m，可采储量15.3万吨。

3）四邻及地表情况

工作面均不受四邻采掘活动影响。工作面对应地面位置位于糯东村以东约660m（平距），柏家西北方约830m（平距），骆马山下方，工作面对应地面无建筑物，多为农田、沟谷，地面标高+1682～+1833m，工作面埋深约420m。

1.2地球物理勘探前提

从电性上分析不同地层的电性分布规律为：煤层电阻率值相对较高，砂岩次之，粘土岩类最低。由于煤系地层的沉积序列比较清晰，在原生地层状态下，其导电性特征在纵向上有固定的变化规律，而在横向上相对比较均一。当存在构造破碎带时，如果构造不含水，则其导电性较差，局部电阻率值增高; 如果构造含水，由于其导电性好，相当于存在局部低电阻率值地质体。

综上所述，当断层、裂隙和陷落柱等地质构造发育时，无论其含水与否，都将打破地层电性在纵向和横向上的变化规律。这种变化规律的存在，为以岩石导电性差异为物理基础的矿井瞬变电磁法探测提供了良好的地质条件。

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2、瞬变电磁基本原理概述

2.1 瞬变电磁法概述

瞬变电磁法(Transient Electromagnetic Methods)，又称时间域电磁法(Time Domain Electromagnetic Methods)，简称TEM或TDEM，它是利用不接地回线或接地线源（电极）向地下发送一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场的间歇期间，利用线圈或接地线源（电极）观测二次涡流场的方法。该方法是近年来国外发展得较快、地质效果较好的一种电法勘探分支方法。它与其它测深方法相比，具有探测深度大、信息丰富、工作效率高等优点。自上世纪五十年代以来，该方法得到迅速发展，特别是对探测高阻覆盖层下的良导电地质体取得了显著的地质效果。它主要应用于金属矿勘查、构造填图、油气田、煤田、地下水、地热以及冻土带和海洋地质等方面的研究，在国外已取得了令人瞩目的效果。

总结起来，影响矿井回采及巷道掘进安全的地质因素主要是构造破碎带、裂隙发育区、岩溶、陷落柱等赋水区(体)对巷道的安全掘进与生产构成严重威胁，也是煤矿发生重大突水事故的主要原因。如何做到提前预报和及时防治，关键在于有效的超前预测。多年来这一问题一直困扰着煤矿的基层技术人员和施工人员。随着当今计算机水平与科学技术不断提高和发展，对这一问题的解决也陆续涌出了不少科学手段，主要包括三种手段：地质分析法、水平钻探法、物探测试方法三大类：

1）地质分析法

地质类方法包括利用地质工作的全部资料以及巷道掘进过程中的地质测绘、地质素描资料的分析，掌握巷道穿过段岩体的地质格局，概略地预测地质界线、大型断层、主要涌水段、破碎岩体、围岩类别等。主要方法有地质投射法、地层层序法、巷道地质编录法、断层参数预报法、TV成像技术、不良地质作用综合分析法、地下水观测法等。

2）水平钻探法

水平钻探法是超前地质预报最直接的一种方法，通过钻探对掌子面前方获取的地层岩性进行鉴别，来确定其埋藏距离与厚度(或宽度)，溶洞及充填的性质，能查明钻探深度的地下水的赋存条件，可进行水量、水压的测定，当为煤系与地层时，可确定煤层厚度和进行瓦斯含量测定，对超前地质预报成果进行验证，同时利用所取岩芯可进行室试验，测试岩石的物理力学性质。因此在地质构造复杂地段，经地质、物探综合手段超前地质预报确认的重点的地段，应施以水平钻探法确认。

3）物探测试方法

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4 图2-1 TEM探测原理

物探类方法近几年来发展很是迅速，与地下水有关的探测主要包括矿井直流电法勘探技术、无线电波透视技术、音频电透视技术、矿井瞬变电磁技术、红外探水等，其种类繁多。而在这些方法中，时间域瞬变电磁法以其本身固有的优点异军突出，在国外备受青睐并得到很快的发展，特别是在对煤矿生产至关重要的煤田水文地质勘查方面，时间域瞬变电磁法已经成为了首选的物探手段。

应用电磁场的偏振性质，有利于确定缺陷的方向性，且对与水有关的缺陷比较敏感，同时记录的是时间系列，一般情况下，时间域电磁法（TDEM，简称TEM）和频率域电磁法（FDEM）相比，在相同的频率围情况下（主要指音频），TDEM的分辨率比FDEM要高，这符合掌子面前方地质缺陷及含水性精细超前预测的要求。

2.2 瞬变电磁法探测原理

地面瞬变电磁的基本工作方法是：于地面设置通以一定波形电流的发射线圈，从而在其周围空间产生一次磁场，并在地下导电岩矿体中产生感应电流，断电后，感应电流由于热损耗而随时间衰减，

衰减过程一般分为早、中和晚期（见图2-1）。

早期的电磁场相当于频率域中的高频

成分，衰减快，趋肤深度小；而晚期成分

则相当于频率域中的低频成分，衰减慢，趋

肤深度大。通过测量断电后不同时间的二次

场随时间变化规律，可得到不同深度的地电

特征。如图2-1所示，在线圈以阶跃电流，

在电流断开之前，发射电流在回线周围的和

空间建立起一稳定的磁场，在t=0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中，并在中激发出感应电流以维持发射电流断开之前存在的磁场，使空间磁场不会立即消失。

由于介质的欧姆损耗，这一感应电流将会迅速衰减，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，这一过渡场继续下去，直至的欧姆损耗将能量消耗完为止。这便是中的瞬变电磁过渡场，伴随这一过渡场存在的电磁场就是的瞬变电磁场。