井下瞬变电磁报告概要

1、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 . 1.1 6. 存在问题及建议 . 12同富新煤业有限公司 10101 辅助运输顺槽开口向里 21m 处井下物探探测报告 山西省地球物理化学勘查院 TEL : 8652542 1 山西煤业运销集团同富新煤业有限公司为安全生产，按照 有掘必探、有采必

2、探”的原则，委托山西省地球物理化学勘查院（以下简称山西物化院）对该矿 10101 10101 辅助运输顺槽开口向里 21m21m 处前方 100100 米半圆范围地层赋水情况进行井下瞬变电 磁探测工作，山西物化院于 20132013 年 1010 月 1414 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 1） 超前探基本测线 4 4 条，每条测线 1111 个物理点， 2 2） 探测 1010110101 辅助运输顺槽开口向里 21m21m 处顶板，顺层及底板的前方 100100 米低 阻体异常及分布范围。 3 3

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 2- -1 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- -2 2）。该过渡过程又产生一个衰减的二次磁场向地质体内传播，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 V（t t）

4、，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 2- -3 3）;当存在良导体时， 由于电源切断的一瞬间，在导体内部将产生涡流以维持一次场的切断，所观测到 的过渡过程同富新煤业有限公司 10101 辅助运输顺槽开口向里 21m 处井下物探探测报告 山西省地球物理化学勘查院 TEL : 8652542 2 衰变速度将变慢，从而发现导体的存在。同富新煤业有限公司 10101 辅助运输顺槽开口向里 21m 处井下物探探测报告 山西省地球物理化学勘查院 TEL : 8652542 3 图 2-3 半空间中的等效电流环 瞬变电磁场在大地中主要以扩

5、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 同富新煤业有限公司 10101 辅助运输顺槽开口向里 21m 处井下物探探测报告 山西省地球物理化学勘查院 TEL : 8652542 4 分布范围是源下面的局部，较低频部分传播到深处，且分布范围逐渐扩大。 d 传播深度： 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 TEMTEM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

6、置的影响，在井下的探测深度很受限制，一般可以有效解释 100m100m 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V V 传播速度： _ 2_ 2 -t c-0t t 二为介质电导率 为真空中的磁导率。 t为传播时间， 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。 7 2 由式得：t t 二2二10 h h / 时间与表层电阻率，发送磁矩之间的关系为： - 一冷 400 5P1 ) J M M 为发送磁矩, 为表层电阻率， 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

7、 式，可得: H H = =0.550.55 M M ；?1 n n 1 V5 I I 丿 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: 2OM 、 dt 丿 式中 dBz(t) _V| 1 103 dt SN R 同富新煤业有限公司 10101 辅助运输顺槽开口向里 21m 处井下物探探测报告 山西省地球物理化学勘查院 TEL : 8652542 5 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

8、具有以下特点： 1 1） 受矿井巷道的影响矿井瞬变电磁法只能采用边长小于 2m2m 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 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 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 1010- -100100 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

9、时间段接被 干扰信号覆盖，无法识别有用的异常信号。 4 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，可进行超 前探测；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。 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

10、件下 TEMTEM 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武汉地大华睿地学技术有限公司生产的 YCS200YCS200 矿用 瞬变电磁仪（图 3 3- -1 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

11、多次覆盖技术的应用提高信噪比，应用同富新煤业有限公司 10101 辅助运输顺槽开口向里 21m 处井下物探探测报告 山西省地球物理化学勘查院 TEL : 8652542 6 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 100100 米。 图 3-1 YCS200 矿井瞬变电磁仪实物图 同富新煤业有限公司 10101 辅助运输顺槽开口向里 21m 处井下物探探测报告 山西省地球物理化学勘查院 TEL : 8652542 7 图 3-2 YCS200 矿井瞬变电磁仪技术参数 3.2 工作方法 根据矿方要求，本次施工是在 1010110101 辅助运输顺槽开口向里 21m

12、21m 处进行探测。YCS20 （矿用本安型瞬变电磁仪-技术指标 发送电流强度 电流脉冲宽度 电流发射频率 发射线圈规格 发射电压 叠加次数 关断时间 发射波形 主控机 A/D 转换器 最小采样间隔 动态范围 本底噪声 内存 数据存储 端口 显示屏 操作界面 电源 连续工作时间 尺寸 重量 参数 4A 10 ms、20 ms、40 ms 200 Hz、25 Hz、12.5 Hz、6.25 Hz、1.5625H z、0.25 H z 1.5 m x 1.5 m 9.6V 19999 （可选） 0.5300 卩 s （随供电电流大小以及发送线圈不 同而各异） 双极性矩形波 军用级工控机 16 bi

13、t 4 卩 S 140 dB 丿 | L - 4馅需 / ”-、朝 - 1 J 厂7 广 20 ! / 90 80 70 60 40 20 100 20 100 90 80 60 50 50 40 30 30 10 10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 斜向下 30 方向（底板） 0 -100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 图 4-2 顶板 450 超前探测视电阻率拟断面图 同富新煤业有限公司 10101 辅助运输顺槽开口向里 21m 处井下物探探测报告 山西省地球物理化学勘查院 TEL : 8652542 13 点前

14、方 100m100m 范围内富水性一般。但也不排除为综掘机等铁器 干扰屏蔽探测信号所致。 6. 存在问题及建议 1 1、 赋水区的划分是相对的，戈扮的主要依据是视电阻率值的高低，但引起电 阻率变化的因素是多样的，因此划分的赋水区也仅是视电阻率相对低阻异常区。 本次勘探成果图所示蓝色区域的相对低阻异常区，地质推断为赋水性区域，前方 掘进时可能会出现淋水和裂隙渗水现象，结果有待矿方钻探验证。 2 2、 综合考虑矿区地质条件复杂，安全隐患因素多，建议矿方对推断的相对低 阻异常区域进行钻探工作，注意出水量的变换，以便制定合理的施工设计方案， 避免造成意外透水事故。 3 3、 由于物探方法受体积效应的影响，影响物探异常的因素较多，因此建议矿 方须结合