赵庄煤矿东山风井9#煤回风巷迎头物探报告.doc

赵庄煤业瞬变电磁物探报告东山风井9#煤回风巷瞬变电磁法物探实验报告2012年08月15日编制人员编 制：张文进、朱 磊、许江博参加人员：王建文、李德保、朱 磊、许江博资料处理：朱 磊、许江博施工单位：山西高平科兴赵庄煤业有限公司地测科赵庄煤业瞬变电磁物探实验报告东山风井9#煤回风巷瞬变电磁法物探实验报告概述在东山风井9#煤回风巷掘进迎头位置采用矿井瞬变电磁探测技术进行探测，依据矿井水文地质地质资料，探测迎头顶板，顺层和底板前方200m范围内富水性情况，为布置探防水钻孔设计提供依据。 一、物探勘探任务及目的：1）9#回风巷迎头超前探基本测线3条，每条测线11个物理点，总计33个物理点。2）分析测区内含水构造形态、水力联系。3）对测区内煤层开采或水害治理提供物理探测技术依据。4）为布置探防水钻孔设计提供依据。图1 探测示意图与成图实际对照二、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200m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1.5m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；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很多；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，探测底板一定深度内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内，当线框面平行巷道掘进前方，可进行测；当线圈平行于巷道侧面煤层，可探测工作面内和顶底板一定范围内含水低阻异常体的发育规律；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。在高阻地区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。三、矿井瞬变电磁法地球物理特征在探测富水区的位置及其分布范围等方面，瞬变电磁法是目前最有效的方法之一，其物理基础是富水区相对于周围地层有明显的电性差异。理论上讲，干燥岩石的电阻率值很大，但实际上地下岩石孔隙、裂隙总是含水的，并且随着岩石的湿度或者含水饱和度的增加，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变化；当岩层完整时其电阻率较高，受构造运动或地下水作用的影响，部分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常反映。正常情况下，各层位电性在横向上是相对均一的。当存在局部低阻异常体（裂隙带、富水区等）时，在断面上就会出现局部低电阻率异常区。从地表到底部煤层，正常地层的电阻率是依次继增的，当岩层富水时，其电阻率会降低，和围岩相比较形成低阻反映。为以导电性差异、电性感应差异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现场仪器使用的为武汉地大华睿地学技术有限公司生产的TEMHZ75型矿用瞬变电磁仪和TEMJF50矿用隔爆兼本安型发射机（大功率）组合实现。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200米。图4 仪器技术参数（2）五、工作布置与工作量、技术措施及质量评述1本次矿井瞬变电磁法勘探试验施工布置与工作量，迎头布置测线3条（斜向上45、顺层方向、斜向下45方向）通过移动发射接收线圈，形成3条实测扇形剖面。图5 井下施工线框摆放角度示意2施工技术措施，矿井瞬变电磁法勘探装置类型采用重叠回线组合装置，边长1.5m的激发和接收正方形线圈，激发线圈匝数4匝，接收线圈匝数40匝。供电电流档为50A，供电脉宽10ms，采样率16S。每个测点至少采用30次叠加方式提高信噪比，确保了原始数据的可靠性。3质量评述本次矿井瞬变电磁法勘探试验数据采集，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法增强二次场，提高信噪比等方法，保证了本次试验的数据采集，从而保证了施工质量。六矿井瞬变电磁法勘探资料处理与解释1矿井瞬变电磁法勘探资料处理与解释基础本次物探资料的解释工作是在条件试验基础上，采取由已知到未知，由点到线，由线到面，由简单到复杂的解释原则。首先对探测数据进行地下半空间和地形较正，消除地形对采集数据的影响。其次对地质不均匀体进行较正，消除不确定地质因素对所采集数据的影响。通过数据处理，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，把物探异常转化为地质异常。仪器采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所示的两部分曲线，纵坐标表示某个测点的实测V/I值，从上到下依次为132道，可以选择更多道数。图6 多测道视电阻率剖面图（示意图）分别表示值为10-2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若干个测点记录，即实际采集了多少个采样点；“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。图例右侧表示多测道时间的标注，时间从400微妙开始到60ms结束，中间分32个测道，不同测道用不同颜色标注。从这个剖面图上可以简单的横向分析出测区的电性大致分布趋势，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，相对显示低阻异常。这是在后续的数据处理及异常区判断一个原始根据。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。经过相关计算可以得出每个测点的视电阻率值，然后用作图工具成图可以结合地质及水文地质情况直观地判断测区岩层的电性分布特点。2.矿井瞬变电磁法勘探资料处理与解释1）9#回风巷迎头超前探斜向上45方向视电阻率剖面图资料解释上图为9#回风巷掘进头超前探斜向上45方向（顶板）扇形图，从该图中未发现比较明显的低阻区域。2）9#回风巷迎头超前探顶顺层方向视电阻率剖面图资料解释上图为9#回风巷掘进头超前探顺层方向扇形图，从该图中看出在右上方有一处低阻异常区，距离掘进头大约90-120米。3）回风迎头超前探底板斜向下45度方向视电阻率剖面图资料解释上图为回风迎头超前探底板斜向下45度方向扇形图，从该图中看出左右两帮距离掘进头120米处共有2处低阻区域，分析原因为发射信号逐渐衰减，导致出现低电阻率区域。七、建议1. 我矿严格执行煤矿防治水规定，积极推行物探工作，切实按