瞬变电磁法在探测煤矿富水区中的应用.doc

第 11 期2011 年 11 月山 西 焦 煤 科 技Shanxi Coking Coal Science TechnologyNo 11Nov 2011试验研究瞬变电磁法在探测三交河井田采空区中的应用王力( 霍州煤电集团 汾河公司三交河煤矿，山西 洪洞031600)摘 要 介绍了瞬变电磁法探测原理及瞬变电磁对于异常划分原则。以三交河井田北部越界小煤矿采空区地面探测工程为例，参考多种电性参数断面和平面图，结合平面图的等值线走向和规律， 以及各测线视电阻率断面图、正演模型感应电压特征，通过分析测线多测道剖面图、测线电性断面图、 顺层视电阻率切片图等，推测出了越界小煤矿采空区范围及积水情况，阐述了瞬变电磁法在探测煤矿 采空区的可行性与实用性。关键词 瞬变电磁法; 采空区; 低阻异常; 高阻异常; 视电阻率中图分类号:TD166文献标识码:A 文章编号:1672 0652(2011)11 0028 03三交河井田周边曾经分布着 20 余座大小不等的小煤矿，其中多数小煤矿都大范围越界进入三交河井 田范围内开采，多数小矿采空破坏区范围不清。经调 查，有些采空区存在大量积水，有些采空区存在自然 火区，尤其是井田北部五采区范围内小煤矿开采破坏 更为严重，给矿井安全生产带来极大隐患。因此，为 了查明三交河井田五、六采区范围内采空区分布及积 水情况，采用对低阻地质体反映灵敏，不受地表高阻 覆盖层影响，纵横向分辨率高，勘探深度大的瞬变电 磁法来探测小煤矿越界采空区情况。反映地下地质体的电性分布情况。然后根据观测到的过渡过程的衰变速度来确定地下良导体的存在 与否。1 2瞬变电磁对于异常划分原则异常划分通常通过两种方式来确定: 一是在数值上通过对实测曲线的数理统计分析计算得到，另一种是根据探测区内的已知电性及水文地质条件来确定。根据三交河井田地面探测工程的实验情况，参考多种电性参数断面和平面图，结合平面图的等值线走 向和规律，以及各测线视电阻率断面图、正演模型感 应电压特征、多测道断面形态和电性参数等值线出现 突变、等值线密集地段、或者局部出现视电阻率值明 显突变等特征，推测该位置附近存在采空区、构造或 开挖破碎带。依据不同深度和层位的视电阻率切片，进一步分 析各个深度和层位区域平面的含水性分布情况，根据 区域电性特征和水文地质规律，电性参数等值线平面 图上相对低值范围的区域代表地层的相对富含水特理论基础11 1 瞬变电磁探测原理瞬变电磁法( 简称 TEM 法) 属于时间域电磁感 应方法。它的探测原理是在地面布设一个回线，并且 给发送回线提供一个电流脉冲方波，它将会产生一次 磁场，然后向地下传播，在传播过程中，地质体收到磁 场的影响产生涡流。一次场消失以后，涡流会随着时 间的流逝而逐渐衰减，但是不会立即消失。在这个衰 减的过程中又会产生二次磁场向地表传播，同时由地 表的接收回线来接收二次磁场，该二次磁场的变化将性、电性参数的高值范围表示区域的相对弱水特征，进一步依据不同测线、测点的具体位置划定富含水区收稿日期:2011 10 17作者简介:王 力( 1974) ，男，山西翼城人，1995 年毕业于山西省煤炭工业学校，助理工程师，主要从事地测技术及管理工作( E mail) sjhwl878 163 com线扭曲突变，在区域内应该存在一定积水范围。2 实 例测区位于山西省洪洞县与蒲县的交界处，在洪洞县城西面，距洪洞县城约 32 km。霍州煤电集团三交 河煤矿为合理留设防隔水煤柱和布置采煤工作面，从 而有效地保证矿井的安全开采和合理回收煤炭资源， 对三交河井田五、六采区约 4 0 km2 范围内越界小煤 窑和古窑采空区范围及积水情况进行了探测。本次工作使用世界技术领先的电磁法勘探设备 之一加拿大凤凰公司生产的 V8 电法工作站，运用 瞬变电磁方法来进行施工。经过一系列的实验工作 最后确定试验参数为:图 2 64# 测线( 部分) 电性断面图五采区 2# 煤层顺层视电阻率切片图见图 3。 色最浅的为高阻，颜色最深的为低阻，颜色较深的 接近背景值的视电阻率，测区大部分地区相对视电 率变化明显，视电阻率范围在 30 200 m，均值1)2)3)4)5)发射极距边长: 400 m 400 m;发送基频: 8 333 Hz; 发射增益: G 4; 发送电流: 15 A;从电压衰减曲线特征上看，晚期道由于受地90 8 m; 整体视电阻率变化呈现西高东低变化西南方向呈现高阻，中北部出现大范围低阻区域，东部出现条带状低阻区 域，东 部偏南区域呈现 景值。区干扰电平和仪器噪声的影响，应适当提高叠加次数( V8 观测时间) ，提高深部信息的信噪比。根据瞬变电磁法场理论，如果二次感应电压值相 对较高，那么所反映的地层会表现为低电阻特性。相 反，如果二次感应电压值相对较低，那么所反映的地 层会表现为高阻特性。如图 1 中桩号 210 280，500 650 表现为低阻异常。图 3 五采区 2# 煤层顺层视电阻率切片图( 部分)五采区 2# 煤层电法解释成果图见图 4，点划线 域为本次勘探控制范围，实线区域为采动破坏区 围，虚线区域为煤层顶底板相对富水区范围; 综合 断解释采动破坏区 8 块，全区均有分布，井田西南 的靠近蛤蟆沟煤矿，中部南庄煤矿周边大范围采动 可能和东北部小煤窑破坏区相连，东南部有一处面 较小采动区，周边关系未知。图 1 测线 52 多测道剖面示意图64# 测线( 部分) 电性断面图见图 2。异常标识在2# 煤层附近，电性横向差异明显，对比分析，结合矿井图 4 五采区 2# 煤层电法解释成果图解释，最好辅以测氡、直流激发极化法等各种物探手 段，在有条件的前提下可开展三维地震勘探和钻探工结 语3通过本次瞬变电磁法探测，基本查明三交河井田五采区、六采区范围内的采动破坏区、相对赋水异常 区。但是单一物探方法对地质异常体难以进行定性参 考作进行验证。随着时代的发展和研究工作的深入，瞬变电磁法的应用将会越来越广泛，并对于煤矿开采起 到很好的指导作用。文 献1 刘 君 瞬变电磁法在探测煤矿采空区中的应用J 科技情报开发与经济，2005( 16) : 281 282Application of the Transient Electromagnetic Method in Detecting MiningGoaf in Sanjiaohe MinefieldWang LiAbstractIntroduces the theory of transient electromagnetic detecting method and the division principle for re-sistivity anomalies Based on the surface detecting project above goaf of the coal mine in north Sanjiaohe minefield，referring to a variety of electrical parameters cross section and plan view，the trend of contour line，the cross sec-tion of the apparent resistivity，and induced voltage characteristics of forward model，the goaf area and the state of standing water are speculated Moreover，the feasibility and practicability of the transient electromagnetic method in detecting mine goaf are representedKey wordsTransient electromagnetic method; Mining goaf; Low resistivity abnormity; High resistivity a- nomalies; Apparent resistivity( 上接第 25 页)Rely on Natural Ventilation Control Gas in Ground Coal BunkerLi Shu junAbstract Aiming at the gas accumulation in ground coal bunker of high gas mine，centre on the practice expe- rience of gas control in ground coal bunker of Chengzhuang coal washing plant，namely take silo wall hole and the nat- ural ventilation way of erecting ventilation pipe directly，exhaust and control gas，solve the gas accumulation Through the continuous innovation，search out a new way of gas control in coal bunker of high gas mine washing plant，make not only greatly reduce the cost，and also environmental protection and efficient，safe，reliable，it is worth populariza- tion and appl