陕西永陇能源开发建设有限责任公司崔木煤矿井下瞬变电磁勘探初步结果

1、陕西永陇能源开发建设有限责任公司崔木煤矿井下电法勘探报告（初步成果）陕西省煤田地质局物探测量队二一二年十二月项目名称：陕西永陇能源开发建设有限责任公司崔木煤矿井下电法勘探承担单位： 陕西省煤田地质局物探测量队项目负责：刘 江编 制：沈福斌 刘江宾 吴小明 麻建亮数据采集：吴小明 黄大海 宋 楠 刘江宾 审 核：王星明 总工程师：许德才队 长：冯西会编制单位：陕西省煤田地质局物探测量队编制时间：二一二年十二月目 录第一章 概况1第一节 地质任务及执行标准1第二节 勘探区概况1第三节 以往地质工作3第二章 地质及地球物理特征4第一节 井田地质4第二节 水文地质9第二节 地球物理特征11第三章 野外

2、数据采集及完成工作量12第一节 方法原理12第二节 仪器及装置的选择14第三节 测网布设及完成工作量17第四章 资料处理与解释18第一节 资料处理主要流程18第二节 资料解释19第五章 结论与建议26附图：顺序号图号图名比例11实际材料图1:200022-1301工作面顶板上30视电阻率等值线暨异常平面图1:200032-2301工作面顶板上60视电阻率等值线暨异常平面图1:200042-3301工作面顶板上90视电阻率等值线暨异常平面图1:200053-1302工作面顶板上30视电阻率等值线暨异常平面图1:200063-2302工作面顶板上60视电阻率等值线暨异常平面图1:200073-33

3、02工作面顶板上90视电阻率等值线暨异常平面图1:200084-1301工作面巷道等视电阻率断面图1:200094-2302工作面回风巷等视电阻率断面图1:2000104-3302工作面皮带巷等视电阻率断面图1:2000114-4302工作面回风巷外侧帮等视电阻率断面图1:2000 陕西永陇能源开发建设有限责任公司崔木煤矿井下电法勘探报告 第32页 共30页第一章 概况第一节 地质任务及执行标准一、地质任务根据矿方要求，本次井下电法勘探的地质任务为：1、探测301、302工作面回风巷及皮带顺槽顶板100m范围内含水层的富水异常情况；2、探测301工作面采空区积水情况；3、探测302工作面内煤层

4、顶板附近含水情况。二、执行技术标准本次勘探严格执行以下国家及行业标准的有关要求：1、煤炭电法勘探规范（MT/T898-2000）；2、地面瞬变电磁法技术规程（DZ/T0187-1997）；3、国家煤炭行业标准煤矿井下直流电法勘探规范；4、国家安监局颁布的煤田地质勘探安全规程；5、原煤炭部颁布煤炭资源勘探工程测量规程。第二节 勘探区概况一、勘探区范围本次井下电法勘探包括井下瞬变电磁勘探、三极直流电测深法及矿井音频电透视法。勘探范围由甲乙双方共同商议确定，其中瞬变勘探范围为301及302工作面回风巷及皮带顺槽及301工作面的采空区积水情况，具体为301工作面切眼位置向南520m处至辅运大巷附近，其

5、中回风巷布设测线长度为840m，皮带顺槽测线长度为850m，共计1690m，302工作面切眼位置往南至运输大巷附近，回风巷及皮带顺槽布设长度均为1310m，共计2320m，302工作面切眼位置往南至800m处范围内的侧帮探测。三极直流电测深勘探范围为301工作面切眼位置向南534m至1154m之间，回风巷布设测线长度为620m。矿井音频电透视法范围为302工作面切眼位置往南至煤层停采线处，剖面长920m。301工作面位于副井井口西431m，辅运大巷北侧，工作面宽度200m，而302工作面位于301工作面的西侧约30m附近。电法勘探区域301工作面302工作面图1-2 电法勘探区与井田相对位置示

6、意图二、自然地理1、地形地貌井田属陇东黄土高原南缘梁、塬、沟壑区。主要是黄土塬梁和沟壑两种。总体地势呈南高北低之势。井田内最高处是西庙头一带，高程达1497.7m；最低处是西北部的合阳沟谷，高程1125m；相对高差372.7m。勘查区南5km的崔木梁（俗称页岭）是渭河与泾河的南北分水岭，井田内所有的河流都流向北部或东北部。2、水系井田属泾河水系，自东向西主要有徐家河与合阳沟河。泾河年平均流量57.60m3/s，枯水期最小流量1m3/s，洪水期最大流量15700 m3/s，其支流呈树枝状分布，常年流水，但流量较小。徐家河是水帘河上游，平均流量0.0803m3/s；合阳沟河是普化河一支流，平均流量

7、0.1836m3/s。3、气象本区属暖温带半干旱大陆性季风气候区。年平均气温为11.1,极端最高气温为38，极端最低气温为-22.5。霜期一般为10月中旬至来年4月中、下旬；冰冻期一般在12月上旬至来年2月下旬；冻土层最大厚度40cm。年平均降雨量为325mm，年蒸发量大于900mm；每年35月份为西北季风期，最大风速12.7m/s。4、地震本区历史上无破坏性地震记录，按照国家地震局颁布的中国地震动参数区划图(GB18306-2001)，该区地震动峰值加速度(g)为0.06，地震动反映谱特征周期分区为3区的中软场地类型。第三节 以往地质工作本区地质工作开始较早，地质资料较多，专门系统的煤田勘查

8、工作始于五十年代，以往涉及本井田的主要地质工作有：1、19741976年，陕西省煤田地质局186队在彬县地区开展煤田地质普查勘探，在太阳寺施工钻孔1个（14号孔），进尺357.98m，见可采煤层1层。2、19791987年，陕西省煤田地质局186队在彬长矿区进行详查勘探，在普化河村施工钻孔1个（P4号孔，不在本井田范围内），进尺460.55m，煤系厚度149.90m，未见煤层。3、19891992年，陕西省煤田地质局186队在永寿陇(县)开展普查找煤，在永陇东部施工3个钻孔(11、15、17号孔)，进尺1883.39m；其中15号孔在井田内，进尺730.66m，见可采煤层6.39m。4、以往施

9、工钻孔5个，总进尺2701.92m，其中井田内2个(14、15)进尺1088.64m，2个孔见煤。5、2008年11月2009年1月，陕西省煤田地质局物探测量队在井田内进行了首采区工作面进行了三维地震勘探工作，共施工地震测线13束，总计获得地震物理点4376个，甲级率52.64%，废品36个，合格率99.17%。CDP覆盖面积9.66km2，满覆盖面积6.76km2，施工面积11.62km2。查明了勘查区内落差大于和等于5m的断层，查明了勘查区的总体构造格架及三号煤层的起伏形态并对其厚度变化趋势进行了预测。本次井下电法勘探主要利用了区内k6-1、k6-2、k6-3、x7-2号钻孔、3号煤层采掘

10、平面及3号煤层底板等高线等资料。陕西省煤田地质局物探测量队 2012年12月第二章 地质及地球物理特征第一节 井田地质一、地层崔木煤矿位于黄陇侏罗纪煤田中段，为一掩盖式煤田，地表在沟谷中出露有白垩系下统洛河组,其上为第三系及第四系覆盖层，在井田内广泛分布。据钻孔揭露由老到新地层分述如下：1、三叠系中统铜川组(T2t)下部为灰绿黄绿色巨厚层状细粒长石石英砂岩，夹灰绿灰色泥岩、粉砂岩，含新芦木化石；上部为灰绿色、灰白色中厚层状细粒长石与灰绿色粉砂岩、灰色砂质泥岩、泥岩夹煤线，含方鳞鱼、叶肢介及新芦木化石。厚度7001200m。2、侏罗系地层（1）下侏罗统富县组(J1f)岩性为紫杂色花斑状铝土质泥岩

11、，含大而稀的铁质鲕粒，底部多含角砾。本组地层沉积零星，厚度0.7067.25m，平均厚度17.24m 。与下伏地层假整合接触。（2）中侏罗统延安组(J2y)为本区含煤地层。岩性为灰深灰色泥岩、砂质泥岩、粉细砂岩与灰白色中粗粒砂岩互层，中夹炭质泥岩及煤层。厚度一般为12.74104.59m，平均厚度47.73m。与下伏富县组呈假整合接触。依据岩性、岩相、旋回结构及煤层特征等，自下而上划分为第一、二、三段(即上、中、下三个含煤段)。第三段遭后期剥蚀或无沉积，第二、第一段分布普遍。第一段(J2y1)下部为灰褐色铝土质泥岩、铝土质粉砂岩，中部为厚煤层，编号3煤层，上部为灰色泥岩、泥岩夹细砂岩条带。厚度

12、045.26m，平均厚度18.95m。第二段(J2y2)本段岩性复杂，变化大，一般下部为灰白色中粗粒砂岩，横向相变为灰色粉细砂岩，中上部为灰色泥岩夹炭质泥岩与三层煤，编号2-1、2-2、2-3煤，上部泥岩中含紫红色、黄褐色团块。厚度一般039.10m，平均厚度21.94m。第三段(J2y3)岩性为灰白色中粗粒泥质砂岩与灰色粉细砂岩夹砂质泥岩，上部夹紫杂色铝质泥岩，含1煤层。受后期强烈剥蚀，仅在局部地段残留。厚度035.09m，平均厚度22.19m。（3）中侏罗统直罗组(J2z)区内无出露，岩性为灰绿色夹暗紫杂色、蓝灰色泥岩、砂质泥岩及中细粒砂岩，底部为一浅黄绿色、灰绿色粗粒砂岩与细砾岩。泥质岩

13、铝质含量高，并含泥灰质结核。砂质岩成熟度较安定组高，厚度基本稳定，底部含较大的黄铁矿结核。厚度046.57m，平均厚度26.98m。与伏延安组地层假整合接触。（4）中侏罗统安定组(J2a)区内无出露，岩性以紫红色、砂质泥岩为主，夹中粗粒砂岩与含砾粗砂岩，含少量钙质结核，底部常为一层厚度较大的灰紫色含粒粗粒砂岩。该组岩性成分成熟度极差，泥质岩含石英细粒及岩屑，砂岩成分复杂，以含肉红色长石为特点，是快速堆积为主的产物。厚度28.65127.00m，平均厚度83.67m。与下伏直罗组假整合接触。（5）侏罗系各组地层划分依据富县组为坡积残积物，岩性以紫杂色含铝质泥岩，含角砾为特点；延安组为还原环境下的

14、一套内陆含煤建造，颜色以深灰色为主；安定组为氧化环境下平原洪积相快速堆积物，颜色以紫红色为主，直罗组介于二者之间，因而岩性表现为由深灰灰绿紫红色变化过程。之间界线清楚，岩芯采取率高，故以钻探与配合测井解释成果为分层依据。3、白垩系地层（1）下白垩统宜君组(K1y)区内无出露，为氧化环境下洪积相与河流相沉积。岩性为灰紫紫红色巨厚层状粗砾岩巨砾岩夹砂砾岩及粗砂岩薄层或透镜体。砾石成分以花岗岩变质岩为主，与洛河组细砾岩最大不同是砾径较小，呈次圆状扁平状，胶结坚硬。横向上岩性与厚度变化较大，厚度049.50m，平均厚度14.97m。与下伏安定组为假整合接触。（2）下白垩统洛河组(K1l)出露于普化河合

15、阳沟、庄子槽及老虎沟常家河河谷。岩性上部以巨砾岩粗砾岩为主，砾石为花岗岩、石英岩与变质岩，砾径较大，一般510cm，最大2530cm以上，次棱角状，砂泥质充填，胶结疏松。中下部以棕红色夹淡黄色中粗粒砂岩为主夹里砾岩薄层，砂岩分选差，含砾石，具直线型斜层理。底部为一层中粗粒砂岩，与宜君组为界。砂岩分选好，次棱角状，钙质、铁质胶结，疏松，具板状交错层理和楔状交错层理，为河流相沉积，是区内主要含水层。厚度42.00329.30m，平均厚度181.15m。与下伏宜君组整合接触。（3）洛河宜君组划分依据洛河宜君组为山间河流主流相沉积，岩性以粗砾岩为主，向北向西砾岩层减少。宜君砾岩为白垩系底砾岩，主要分布

16、在低凹地段，向上与洛河组以一层厚度较大的砂岩为界。由于岩芯采取率低，故以测井解释成果为划分依据。4、第三系(N)出露于各沟谷中，横向变化大，随古地形而异，常呈透镜状，顶部呈深棕色粘土层，化石有三趾马、鹿科、羚羊、原鼢鼠及哺乳动物。厚度0100m一般60m左右。与下伏地层不整合接触。5、第四系(Q)分布广泛，下部为浅棕黄色、棕黄色黄土，与浅棕红色埋藏土夹钙质结核层，上部为淡黄色浅灰黄色黄土夹浅棕红色埋藏土层，钙质结核层减少，顶部510m为马兰黄土。本组地层受第三系古地形由南而北增厚，北部残塬最大厚度160m，厚度一般为100m左右。与下伏地层均为不整合接触。二、煤层井田内共施工钻孔74个，其中普

17、查钻孔18个，详查钻孔14个，勘探钻孔42个。见煤孔57个，占总孔数的79.17%。在57个见煤钻孔中，单孔一般见煤1层，局部23层，最多达5层（P1-1号孔），含煤系数2.7542.32%，平均含煤系数16.58%。煤层编号与永陇矿区麟北区一致，即：上含煤段含煤1层（编号1煤层），见煤点1个，厚度1.11m（P1-1号孔），含煤系数3.16%；中含煤段含煤3层（编号2-1、2-2、2-3），含煤系数0.1031.35%，平均8.78%。其中：2-1煤见煤点3个，厚度0.752.65m（P1-1号孔），平均1.77m；2-2煤见煤点4个，厚度0.701.26m（P1-1），平均2.05m；2-

18、3煤见煤点14个，厚度0.4012.31m（X3-1号孔），平均3.47m；下含煤段含煤1层（编号3煤层），见煤点57个，含煤系数10.7492.19%，平均含煤系数60.11%，3煤厚度0.3534.20m（K2-2），平均16.89m。延安组见煤情况参见表2-1-1。 见煤情况一览表 表2-1含煤段煤层编号见煤点可采点煤层厚度（m）最小最大平均含煤系数（%）最小最大平均可采性上含煤段J2y31煤111.113.16不可采中含煤段J2y22-1煤320.752.651.77（3）6.78不可采2-2煤540.701.260.95（4）2.893.223.06不可采2-3煤1390.4012.

19、313.47（14）3.2137.4313.28局部可采下含煤段J2y13煤57550.3534.2016.89（57）10.7492.1960.11主采1、可采煤层本井田延安组含煤5层（编号1煤、2-1煤、2-2煤、2-3煤、3煤），3煤为主采煤层；2-3煤虽为不可采煤层，但井田西北地段仍有一定的可采范围。因此对2-3煤层和3煤层分别叙述如下：（1）、2-3煤层2-3煤层位于延安组中含煤段下部，距3煤层1.3534.83m（ X3-1），平均间距15.54m。仅见于井田西北P1-1、K 3-1、P5-1、X3-6、X1-3、P1-2、K 2-1、X3-1、K 2-2、K 1-1、X1-1、

20、K 1-2及南部K 3-3、 K4-8等14个钻孔。厚0.4012.31m（X3-1），平均3.47m。标准差为3.41，变异系数为79.74%，属不稳定煤层。2-3煤层一般夹矸02层，最多9层。夹矸厚度0.030.60m，含矸率09.50%，平均3.84%。夹矸岩性为炭质泥岩、泥岩及泥质粉砂岩或细砂岩。其规律是煤层顶部和底部夹矸多，中部夹矸少。对10个见煤工程点煤厚分析：其中5个钻孔为单煤层，2个钻孔分叉为两个煤分层，3个钻孔分叉为23个煤分层。因此，2-3煤层常为一煤层组。对2-3煤层17个煤分层夹矸统计，无夹矸5层，占29.41%，夹矸1层8个，占47.06%，夹矸1层8个，占47.06

21、%，夹矸23层4个，占23.53%。矸石厚度0.100.30m，表明2-3煤属结构简单煤层。2-3煤层含煤面积5.14km2，可采面积4.26km2，占82.88%。对夹矸岩性为深灰灰黑色泥岩、砂质泥岩。2-3煤顶板为深灰色泥岩、砂质泥岩及细粗粒砂岩，底板为深灰灰黑色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、细粗粒砂岩。（2）、3煤层3煤层位于延安组下含煤段中部，下距延安组底界面0.4218.30m（K5-1），平均6.90m，上距中含煤段底部砂岩013.90m，平均3.27m。最小埋深314.42m（14号孔），最大埋深777.03m（X3-3号孔），大部为400500m之间，埋深适中，底板标高最低626.1

22、0m（X3-3），最高937.39m（14号孔）。厚度及变化规律3煤层厚度0.3534.20m，见煤点57个，平均煤厚16.89m，最大可采厚度32.55m（K2-2），标准差为7.84，变异系数为58.99%，属较稳定煤层。在55个可采见煤工程点中，除K1-3、K4-5两个钻孔煤层厚度为薄煤层外，其余厚度均大于6.00m以上，其中大于8.0m的48个，占87.27%，为巨厚煤层。含煤面积32.45km2，可采面积29.95km2，占92.30%。其沉积规律是：隆起部位沉积薄或缺失，凹陷部位沉积厚，西部近河道区沉积薄，远河道区沉积厚。汤家邵家沟硬家沟桐树坪一带为富煤区，厚度2530m以上（1）

23、3煤层位于延安组下含煤段中部，下距延安组底界面1.2516.48m，平均9.03m，上距中含煤段底部砂岩0.2020.19m，平均3.50m。结构3煤层一般夹矸02层，最多9层。夹矸厚度0.030.60m，含矸率09.50%，平均3.84%。夹矸岩性为炭质泥岩、泥岩及泥质粉砂岩或细砂岩。其规律是煤层顶部和底部夹矸多，中部夹矸少。在58个可采分煤层中，含矸石02层44个，占75.86%，含矸石34层8个，占13.79%，含矸石56层3层，占5.18%，大于6层以上的3个，占5.18%，表明3煤层属结构简单煤层。在K2-2、K2-3、K3-1三个钻孔煤层分叉，仅限于局部地段，总厚度39.70m 。

24、顶底板岩性3煤层顶板多为深灰色泥岩、砂质泥岩及粉砂岩、细中粒砂岩，最大厚度12.76m(15号孔)。局部有0.201.00m的炭质泥岩伪顶。在K1-1、K1-2、K2-7、K4-5、K4-8、K5-4、K6-1、K7-1孔直接与中含煤段底部接触。3煤层底板为灰-深灰色泥岩、灰褐色含铝质泥岩或含铝质粉细砂岩，厚度0.2018.30m（K5-1号孔）；多有炭质泥岩伪底，一般23m，最大厚度8.88m（K6-2）。三、构造本区位于太峪背斜以南、遥远背斜以北含煤凹陷区。基底构造总体为一东南高西北低的背向斜交替构造，呈EW向展布，区内3煤层底板最大标高为790m，最小标高为635m，最大落差约155m。

25、本次勘探区北部主要构造为走向北西-南东的向斜。第二节 水文地质煤矿现采煤层为3号煤层，在综采放顶煤的开采条件下，开采形成的导水裂隙带已经延伸到安定组底层，这些地层中的地下水可能通过导水裂隙带贯入工作面。一、3号煤层直接充水含水层1、延安组煤层及其顶板砂岩含水层无出露，钻探揭露含水层主要为3号煤层及其老顶中粗砂岩、砂砾岩，工作面附近厚度约50m，以往钻孔抽水试验结果为：钻孔单位涌水量0.0006330.003431L/s.m，渗透系数0.0004010.0066m/d，属富水性极弱含水层，水质类型ClNa，矿化度3.674g/L，水温19。2、直罗组砂岩裂隙含水层无出露，工作面附近厚度约25m，

26、岩性上部为灰绿色、暗红色、紫灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩与中粗粒砂岩互层，下部为灰绿色中粗粒砂岩与砂质泥岩、粉砂岩互层。底部有一层巨厚层状黄绿色含砾粗粒砂岩，单位涌水量0.004578L/s.m，渗透系数0.003348m/d，属富水性微弱的含水层，水质类型SO4Na，矿化度高，水温17。3、安定组砂岩含水层无出露，工作面附近厚度约100m。岩性为棕色、紫红色、中粗粒砂岩，底部有一层厚度较大的浅紫色砂砾岩。据临区钻孔抽水试验：单位涌水量00.000076L/s.m，说明其含水甚微，被视为相对隔水层。但本处砂岩层较厚，没有泥岩隔层，根据资料可知在钻孔K62附近导水裂隙带高度已穿透本层，进入白垩系地

27、层，可以视其为含水地层。二、3号煤层间接充水含水层1、洛河组砂岩孔隙裂隙含水层零星出露于合阳沟、常家河等较大河谷中，工作面附近厚度约280m，由各粒级砂岩、砂砾岩组成，以中粗粒砂岩为主要含水层段。以往钻孔抽水试验结果：单位涌水量0.010700.2007L/s.m，渗透系数0.0031850.1425m/d，属富水性弱中等的含水层水质类型HCO3Mg.Na.Ga,HCO3Na.Mg，矿化度0.5121.055g/L，水温1418。本层是区域性的具较强富水性的地层，位于整个地层盆地的南部边缘地带，局部岩性相变为厚度约100m的砾岩，整个是一个储水的构造。2、宜君组砾岩含水层区内无出露，工作面附近

28、厚度约60m。岩性为紫杂色块状砾岩，砾石成分以花岗岩、石英岩、燧石为主。单位涌水量0.0088L/s.m，渗透系数0.020m/d，属富水性不均一的弱含水的地层。第二节 地球物理特征不同岩层具有不同的导电性，一般泥岩、粉砂岩、中粗砂岩、砾石层、煤层、灰岩其电阻率值依次增高。煤系地层有层状分布特点，在横向上导电性相对均一，纵向上视电阻率的变化规律基本一致。在致密完整的情况下，岩层电阻率相对较高，如果岩层中有充水裂隙或受断层切割、构造影响，破碎带含水、导水时，由于水体良好的导电性，其在电性上为低阻反映，反之，如果构造不含水，则其导电性变差，局部视电阻率值增大。 综上所述，当断层、裂隙等地质构造发育

29、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。第三章 野外数据采集及完成工作量第一节 方法原理根据地质任务要求，本次勘探的目的主要是与水有关的低阻地质体，因此首选对低阻异常体反映灵敏的瞬变电磁法勘探，为了提高井下电法成果的解释精度，采用井下三极直流电测深勘探，进行综合勘探。一、矿井瞬变电磁瞬变电磁法或称时间域电磁法(Time domain electromagnetic methods)，简称TEM，它是利用不接地回线或接地线源向地下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

30、线圈或接地电极观测二次涡流场的方法。其基本工作方法是：于地面或井下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。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。通过测量断电后各个时间段的二次场随时间变化规律，可得到不同深度的地电特征。二、矿井三极直流测深ANMB无穷远极O图3-1 三极测深原理图如图3-1所示为矿井三极直流测深工作原理图，在井下巷道中，由于空间相对较小，无穷远极的布设一般沿着巷道布设，且要求

31、无穷远极B0的距离大于35倍的最大供电电极距AO。三、矿井音频电透视法由于地下各种岩（矿）石之间存在导电差异，影响着人工电场的分布形态。矿井音频电透视法就是利用专门的仪器在井下观测人工场源的分布规律达到解决地质问题的目的。从大的范畴来说，矿井音频电透视法仍属矿井直流电法，因其施工方法技术、资料处理技术的差异及主要针对性（探测采煤工作面内部的构造）等原因而形成矿井音频电透视法分支。矿井音频电透视法以全空间电场分布理论为基础。对于均匀全空间，点电源产生的电场分布特征，可用如下关系式表达： （1） （2） （3）式中 Um电位；I供电电流强度；Em电场强度；jm电流密度 ；R观测点M到点电源A的距离

32、¤m。图3-2 井下三层地电模型示意图一般来说，煤层与其顶、底板（一般为砂岩、泥岩互层）具有明显的电性差异，煤层相对其顶、底板为高阻层，于是可用图3-2所示的三层地电模型来模拟上述电性组合特征。根据镜像法，可以求出全空间内任意点的电位表达式为： （4）式中 为第i层的点源在第j层的电位； L为供电点至观测点的距离； 为第i层的电阻率值； 为反射系数函数。第二节 仪器及装置的选择一、矿井瞬变电磁本次矿井瞬变电磁法探测仪器为国产YCS160矿用本安型瞬变电磁仪。该仪器具有抗干扰、轻便、防水、防尘和自动化程度高等特点。数据采集由微机控制，自动记录和存储，与微机连接可实现数据回放。其主要技术

33、指标如下：图3-3 YCS160本安型瞬变电磁仪1、发射电流：3.2A；2、发射频率：400 Hz、75 Hz、25 Hz、12.5 Hz、6.25 Hz、0.625Hz；3、发射电压：8.4V；4、叠加次数：1 9999（可选）；5、测道数：160道；6、A/D转换器：24bit；7、采样间隔：2us；8、最小接收信号：1uv；9、动态范围：160db；10、存储容量：4GB电子硬盘（可扩展）；11、电源：内置4组电池组，电池容量4000mAh。瞬变电磁勘探有多种工作装置，常用的有偶极偶极装置、大定回线源装置、同点装置，由于同点工作装置具有测深测量和剖面测量的双重工效及占地面积小等优点，适合

34、井下施工，故选择同点工作装置的重叠回线形式工作。具体施工参数如下：发射接收线框： 1.5m×1.5m矩形回线，发射回线24匝，接收回线52匝；采样时窗：198177us；叠加次数：64次，根据现场实际情况适当的进行了增加；时间采用标准时间序列。二、矿井三极直流测深本次矿井三极直流测深仪器为国产YD32（A）高分辨率电法仪。该仪器具有抗干扰、轻便、防水、防尘和自动化程度高等特点。数据采集由微机控制，自动记录和存储，与微机连接可实现数据回放。其主要技术指标如下：图3-4 YD32（A）高分辨率电法仪1、发射道数：4道（每道2路发射）；2、发射电压：100V；3、发射电流：50mA，2路发

35、射时最大工作电流100mA；4、发射电流系统误差：10%；5、发射电流重复误差：0.5%；6、接收道数:32道；7、接收电压范围：-1000mV+1000mV ；8、接收电压系统误差：5%；9、接收电压重复误差：0.5%；10、分辨率：10V；11、外形尺寸:长×宽×高：272mm×202mm×165mm；12、重量：约10kg；13、显示器：LCD彩色TFT，分辨率为：640*480。三、音频电透视法音频电透视法采用国产YT120(A)音频电穿透仪（如图3-5）。其主要技术指标如下：图3-5 YT120(A)音频电穿透仪任意选择发射频率为15Hz、30

36、Hz、70Hz、120Hz频率信号；任意选择114倍的增益进行测量；任意选择5S、10S、15S、20S的测量时间。发射机主要性能指标:1、发射电流65mA。发射电流精度可达 1%；2、最高发射电压：83V。3、发射信号频率误差 ±0.05Hz。接收机主要性能指标: 1、接收电压精度；0.1% （500mV）;2、分辨率应优于 1V。音频电透视法采用A-MN装置，对于每个供电点，在另一顺槽的扇形对称区间13个点进行观测，以确保采面内各单元有两次以上的覆盖。第三节 测网布设及完成工作量一、测网布设本次矿井电法勘探包括矿井瞬变电磁和三极直流电测深，矿井瞬变电磁测点沿着301及302工作面

37、回风巷及皮带顺槽布设，点距为10m。为了便于资料的综合解释，三极直流电测深测点布设与瞬变电磁重合，点距20m。二、完成工作量1、矿井瞬变电磁完成301工作面回风巷顶板剖面长840m，测点85个，皮带顺槽顶板剖面长850m，测点86个；完成302工作面回风巷顶板剖面长1310m，测点132个，皮带顺槽顶板剖面长1310m，测点132个。共完成矿井瞬变电磁剖面长4310m，测点435个。 2、矿井三极直流测深完成301工作面回风巷顶板剖面长620m，测点32个，301工作面皮带巷顶板剖面长280m，测点15个，共计完成剖面总长900m，测点47个。3、音频电透视法完成302工作面音频电透视法剖面长

38、300m，测点31个。第四章 资料处理与解释第一节 资料处理主要流程一、矿井瞬变电磁本次矿井瞬变电磁法（TEM）资料处理和解释工作是在“矿井TEM数据处理与解释系统”专用软件中进行处理和解释的。最终形成等视电阻率断面图。资料处理工作主要流程如下：信号去噪原始数据数据编辑计算视电阻率绘制井下勘探成果图分析、解释定性反演定量反演图4-1 资料处理流程图二、矿井三极直流测深井下直流电法距目标体较近，放线极距较短，常采用间隔较小的算术坐标进行数据采集和资料处理及解释。井下巷道非煤航即岩巷，电极极化现象一般不明显，但因煤、岩层的硬与脆，电极接地条件往往不好，接地电阻较大造成井下探测曲线的圆滑性往往比地面

39、差，解释时不宜进行单支曲线反演，更宜用断面图进行总体解释，尤其是利用专用软件选择采集到的视电阻率数据进行平滑消畸、突出异常处理得到的水文断面图，其解释效果比视电阻率断面图更为直观、目标体或异常区更为突出，实际验证效果更好。三、音频电透视法资料处理与解释方法有人工交汇法与CT成像法两种。本次工作设计采用CT成像方法解释。交汇法：根据集流效应使得点源场中低阻良导电地质体方向上的电位下降梯度增大（高阻地质体情况，则刚好相反），由异常曲线的拐点来划分异常区间，并交汇出异常范围的方法。这种方法人为因素影响较大，因人而异，误差较大。层析成像法： 矿井音频电透视层析成像是利用穿过采煤工作面内的沿许多电力线由

40、供电点到测量点的电位降数据，求重建采面电性变化图像的一种方法技术。设X为供电点与测量点之间的连线，DU为电位降，可以证明：DCò（x）s（，） （12）式中s（，）为电性参数（是x,y的位置函数）；C为调节系数。我们把整个研究范围剖分为J=M×N个单元来考虑，把所研究的问题离散化，如图4所示。假定第j条射线穿过I个单元，则第j条射线上的电位降表达式为： （13）式中 分别为第j条射线位于第I单元内的长度（各单元序号是x,y的位置函数）；为第I个单元内的电性参数。图4-2 单元剖分图将所有各射线建立方程，则有： （14）式中X为(第j条射线在i单元内的长度)组成的矩阵。则所有

41、问题转化为:根据数据来计算的值。由于这是一个超定方程组,很难求其精确解，故采用多次迭代的近似值法来求其近似解。第二节 资料解释一、异常阀值的确定井下瞬变电磁探测是通过对扫描区采集的曲线电性异常来推断含水异常体的分布特征。为摸清工作面内采空区的积水情况，我们通过分析整体电性曲线衰减规律和电性分布形态，根据等视电阻率断面图对比异常场与正常背景值之间的差异，从而推断解释采空区内积水情况。层析成像图件是以颜色分级的，原则上分多级,以便更细致地划分电性的递变规律。但实际解释中,应结合有关已知地质资料来划分级别，使物探资料更切合实际地质规律。在一个新的矿区应用，无对比资料的情况下，一般可把数据分成<

42、、 、> 5个级别,并可设定为异常阀值(其中为参数算术平均值, 为参数的标准偏差值）。本次资料处理与分析综合利用了以电性参数结合数理统计法确定异常划分依据和阈值。结合测区内的水文地质及巷道掘进资料，最终确定异常阈值。二、等视电阻率断面图的分析与解释（一）301工作面巷道顶板等视电阻率断面图分析与解释由已知地质资料可知，X7-2号钻孔位于301工作面回风巷520点的东北方向65m处，根据钻孔揭露情况，3号煤层厚为17.89m，其顶板上120m范围内由下而上分别为侏罗系延安组、直罗组及安定组地层。延安组地层岩性为细、中、粗砂岩、粉砂岩及泥岩，在3号煤层直接顶板为中、粗砂岩，厚度约为14.5m

43、，该层砂岩含水为开采3号煤层的直接充水水源；直罗组地层的岩性为中粗砂岩及粉砂岩；安定组地层岩性为粗砂岩及泥岩。1、回风巷顶板等视电阻率断面图分析与解释插图1为301回风巷顶板（探测方向与顶板成90度）视电阻率等值线断面图，横坐标为点号（与巷道中里程号基本对应），纵坐标为距巷道顶板的距离。从图中变化规律可以看出，纵坐标小于50m范围内，视电阻率等值线横向变化平缓，等值线数值大于一般10m，根据钻孔资料分析，该范围内主要为中、粗砂岩及煤层的电性反映；纵坐标在5090m范围内，视电阻率等值线值一般为5m10m，根据钻孔资料分析，该范围内主要为中粒砂岩、细砂岩及泥岩互层的电性反映；纵坐标大于90m范围

44、内，视电阻率等值线数值一般小于5m，根据钻孔资料分析，该范围内主要为安定的砂岩、细砂岩及厚层状泥岩的电性反映。2、皮带巷视电阻率等值线断面图分析与解释插图2为301皮带巷顶板（探测方向与顶板成90度）等视电阻率等值线断面图，横坐标为点号（与巷道中里程号基本对应），纵坐标为距巷道顶板的距离。该巷道位于回风巷的西侧约200m处。从图中变化规律可以看出，纵坐标小于40m范围内，视电阻率等值线横向呈层状变化，视电阻率值由10m变化至上100m，根据钻孔资料分析，该范围内主要为中、粗砂岩及煤层的电性反映，根据现场调查资料，该巷道顶板淋水相对回风巷的小；纵坐标在4090m范围内，视电阻率等值线值变化较大，

45、视电阻率值由6m变化至30m，根据资料分析，该范围内主要为中粒砂岩、细砂岩及泥岩互层的电性反映；纵坐标大于90m范围内，视电阻率等值线数值一般小于7m，根据钻孔资料分析，该范围内主要为安定的砂岩、细砂岩及厚层状泥岩的电性反映。根据回风巷及皮带巷顶板等视电阻率断面图，结合现场调查资料分析，301回风巷岩层的含水相对皮带巷较丰富（详见视电阻率异常平面图）。（二）302工作面巷道顶板等视电阻率断面图分析与解释由已知地质资料可知，K6-2号钻孔位于302工作面皮带巷105号点附近，根据钻孔揭露情况，3号煤层厚为19.60m，其顶板上120m范围内由下而上分别为侏罗系延安组、直罗组及安定组地层，3号煤层

46、的直接顶板为一厚度为1m左右的炭质泥岩。延安组地层岩性为细砂岩、粉砂岩及泥岩夹薄层的中粗砂岩，直罗组与安定组地层岩性为粉、细砂岩及粗粒砂岩，该层砂岩含水为开采3号煤层的间接充水水源；K6-3号钻孔位于302工作面内，距皮带巷95号点约18m，根据钻孔揭露情况，3号煤层厚为16.50m，其顶板上120m范围内由下而上分别为侏罗系延安组、直罗组及安定组地层，侏罗系延安组的岩性为泥岩、粉、细、粗砂岩及厚层状泥岩，直罗组及安定组地层岩性为粗粒砂岩及砂质泥岩。3号煤层的直接顶板为一厚度为0.63m左右的泥岩，其上为一厚6.32m的粗粒砂岩，为开采3号煤层的直接充水水源。1、回风巷顶板等视电阻率等值线断面

47、图分析与解释插图3为302工作面回风巷顶板（探测方向与顶板成90度）等视电阻率等值线断面图，横坐标为点号（与巷道中测量点号对应），纵坐标为距巷道顶板的距离，从图中可以看出，在剖面-60m320m段，纵向坐标小于40m范围内，视电阻率值相对320m1250m段较小，根据地质资料，-60m320m段煤层已经基本不发育，主要为煤层顶板砂岩及泥岩的反映，而剖面320m1250m段，视电阻率从相对较高，主要为砂岩、泥岩及煤层的反映；在整条断面图上，纵坐标在60100m范围内，视电阻率值相对较小，且大部地段视电阻率值小于7m，而在局部地段，如10201170m段，视电阻率值相对较大，主要为细、粗粒砂岩的反

48、映。插图4为302工作面回风巷顶板（探测方向与顶板成30度）等视电阻率断面图（探测方向与顶板成30度），从图中可以看出，该断面的视电阻率值相对回风巷顶板总体较高。纵坐标小于80m，视电阻率值基本大于10m，根据已知钻孔资料，主要为煤层、细、中、粗砂岩的电性反映，纵坐标80m100m范围内，为泥岩及细砂岩的电性反映。2、302工作面皮带巷顶板等视电阻率断面图分析与解释插图5为302工作面皮带巷顶板（探测方向与顶板成90度）等视电阻率等值线断面图，横坐标为点号（与巷道中测量点号对应），纵坐标为距巷道顶板的距离，从该断面图中可以看出，在剖面-50m320m、450m710m段，视电阻率相对较小，根据

49、地质资料及现场调查资料，剖面-50m320m区域存在DF1断层，剖面450m710m段巷道顶板出现滴水的现象，因此，推断-50m320m段为裂隙富水所致，450m710m段为含水层富水所致。在剖面7301260m范围内，纵向上在50100m之间，视电阻率值基本在47m之间变化，经分析，推断为含水层富水所致（详见3-2）。插图6为302工作面皮带巷顶板（探测方向与顶板成30度）等视电阻率断面图，从图中可以看出，该断面的视电阻率值相对回风巷顶板总体较高。纵坐标100m以内，视电阻率值基本大于7m，根据已知钻孔资料，主要为煤层、细、中、粗砂岩的电性反映，纵坐标在100m120m范围内，局部地段视电阻

50、率值小于5m为含水层富水所致。（三）302工作面回风巷外侧帮等视电阻率断面图分析与解释插图7和8分别为平行302回风巷外侧帮（探测方向与外侧帮成90度）等视电阻率等值线断面图和与302回风巷外侧帮（探测方向与外侧帮成80度）等视电阻率等值线断面图。横坐标为点号，纵坐标为探测距离。从两图中变化规律可以看出，横向上在剖面450660m之间视电阻率值相对较高，而在6601190m视电阻率值相对较低，根据目前301工作面的回采资料，剖面450660m之间为正常煤区，6601190m之间已经采空，工作面上部岩层基本塌陷，故采空区内岩层破碎，同时采空区内易接收上部岩层含水的补给，而在剖面12001210m之间出现一垂向条带状高阻异常，根据现场调查资料，该处存在坑洞，在剖面12201250m之间出现一条带状低阻异常，根据现场调查资料，该区域内存在大量的铁器，因此推断为采空积水与铁器同时引起。