YCS512矿用本安型探水仪探测报告

1、YCS512矿用本安型瞬变电磁仪探测报告元江煤矿竺亠福州华虹智能科技股份有限公司YCS512矿用本安型瞬变电磁仪探测报告元江煤矿项目负责：程旭报告编写：程旭审 核：赵虎提交单位：福州华虹智能科技股份有限公司提交时间：2014年04月20日目录 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 1简述3 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 2 YCS512矿用本安型探水仪及原理简介3 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 2.1矿用本安型探水仪

2、简介3 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 2.2矿井瞬变电磁法基本理论及探测方法3 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 2.3 基本原理4 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 2.4矿井瞬变电磁法特点5 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 2.5矿井瞬变电磁法探测方向设计6 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 3现场探测布置和探测任务7 HYPERLINK

3、 l bookmark24 o Current Document 探测任务7 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 测线布置7 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 4 探测结果解析8 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 9302回风巷左帮帮内探测结果8 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 9302运输巷迎头前方探测结果9 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 5

4、建议101简述为了查明元江煤矿9302回风巷左帮、302运输巷迎头前方周边富水性情况, 贵州元江煤矿委托福州华虹智能科技股份有限公司使用YCS512矿用本安型探水 仪在2014年04月20日进行探测实验工作。2 YCS512矿用本安型探水仪及原理简介2.1矿用本安型探水仪简介本次矿井瞬变电磁法探测仪器采用YCS512矿用本安型探水仪（见下图），该 仪器具有抗干扰、轻便、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。根据本次探测任务的要求和巷道条件的实 际情况，采用2mX1m的多匝数矩形中心回线装置进行测量。根据勘探任务，将 线框直立于巷道及底板，并靠近探测

5、异常所在方向侧帮。发射线框和接收线框分 别为匝数不等、且完全分离的两个独立线框，以便于与地下（前方）异常体产生 最佳偶合响应。2.2矿井瞬变电磁法基本理论及探测方法瞬变电磁法或称时间域电磁法（Time domain elec tromagne tic met hods）， 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

6、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。2.3基本原理在导电率为。、导磁率为卩0的均匀各向同性大地表面铺设面积为S的矩形发(1)射回线，在回线中供以阶跃脉冲电流1，(1)其中:在电流断开之前，发射电流在回线周围的大地和空间中建立起一个稳定的磁场。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。一次磁场 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大地中，并在大地中激 发出感应电流以维持发射电流断开之前存在的

7、磁场，使空间的磁场不会即刻消 失。由于介质的热损耗，直到将磁场能量消耗完毕为止。tG图V-1t?变电磁场的烟圈效应8 - 2式中a为发射线圈半径，2兀dtan 0 = 1.07 ,9 47很小时，可得r2-2），其向下传播的速度为：ddv =dtJ兀by t0。当发射线圈半径相对于“烟圈”半径，故“烟圈”将沿47度倾斜锥面扩散（图(4)从“烟圈效应”的观点看，早期瞬变电磁场是由近地表的感应电流产生的, 反映浅部电性分布；晚期瞬变电磁场随时间的变化规律，可以探测大地电性的垂 向变化。2.4矿井瞬变电磁法特点矿井瞬变电磁法基本原理与地面瞬变电磁法一样，采用仪器和测量数据的各 种装置形式和时间窗口也

8、相同。由于矿井瞬变电磁法勘探环境的限制，测量线圈 大小有限，其勘探深度不如地面深，一般深度在180m左右。地面瞬变电磁法为 半空间瞬变响应，这种瞬变响应来自于地表以下半空间地层；而矿井瞬变电磁法 为全空间瞬变响应，这种瞬变响应是来自于回线平面上下（或两侧）地层，这对 确定异常体的位置带来困难。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。矿井瞬变电磁法与地面瞬变电磁法相比具有以下几个方面的特点：1）由于井下测量环境不同与地表，不可能采用地表测量时的大线圈（边长 大于50m）装置，只能采用边长小于3m的多匝小线框，因此数据采集工作量小， 测量设备轻便，工作效率高，成本低；2）由于采用

9、小线圈测量，点距更密（一般为2-10m）,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，大大提高测量信号的信噪比，实际测量 结果说明，井下测量信号的强度比地面同样有效面积的相同装置测量的信号强 10-100倍。井下的干扰信号相对有用信号近似等于零（大于30ms时间段），而 地面测量信号在衰减到一定时间段（一般小于15ms ）就被干扰信号覆盖，无法 识别有用异常信号；4）地面瞬变电磁法勘探一般只能将线圈平置于地面测量，而井下瞬变电磁 法可以将线圈置于巷道底板测量，探测巷道底板下一定深度内含水异常体垂向和 横向发育规律，也可以将线圈直立于巷道内，当线圈面平

10、行巷道掘进前方，可进 行超前探测；当线圈面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）由于矿井瞬变电磁法勘探环境的限制，测量线圈大小有限，其勘探深度 不如地面深，一般深度在180m以内效果比较理想。2.5矿井瞬变电磁法探测方向设计由瞬变电磁“双烟圈效应”可知，其电磁场等效电流环既“烟圈”将沿47 度倾斜锥面地下扩散，因此，一次电磁场向远处传播范围为一个锥体（图2-3a、 b），其中箭头所指方向为探测方向。在巷道内布置探测方向倾角主要是依据探测 距离和煤层倾角来确定线框的布置，同时根据仪器的探测深度范围来确定测点相 隔距离，在保证勘探精度的同时尽量减少工

11、作量。图2-3为探测锥体切面示意 图，箭头所指方向为探测方向，虚线部分为探测范围，其有效探测范围边界与探 测方向为47夹角。为了探测到巷道掘进前方及其顶、底板岩层内赋水性，采用多匝线框，小回线测 量，设计探测方向为顺巷道掘进方向和与巷道掘进方向所在岩层分别呈斜上 45、斜下45、顺层三个方向（见图2-4），发射线框和接收线框分别为匝数 不等、且完全重合的线框，以便与地下（前方）异常体产生最佳偶合响应。巷道斷面发射线框90巷道尸顺层探测方向巷道底板巷道斷面发射线框90巷道尸顺层探测方向巷道底板图2-4瞬变电磁法探测方向示意图3现场探测布置和探测任务3.1探测任务1.查清迎头前方及周边富水性情况。

12、3.2测线布置本次探测工作开始于2014年4月20 日,在元江煤矿方大力配合下，对9302 回风巷左帮及9302运输巷迎头前方迎头斜上45、顺层和斜下方45进行全空 间三维探测。共布置25个测点，每个测点探测三个方向，形成三个横向上的剖 面，通过不同角度的探测结果分析迎头前方的富水性情况（具体探测见图2-4）。4探测结果解析4.1 9302回风巷左帮帮内探测结果165-65145-145125-125斗05525民板好桂何| 1薛购底精165-65145-145125-125斗05525民板好桂何| 1薛购底精45 附05-1015200510-15209302回风巷头图1.9302回风巷左帮

13、帮内探测结果结合本次现场探测情况，判断此次探测数据受9302迎头积水区及帮上支护 影响，数据质量一般，在探测的170m范围内，探测视电阻率值一般、巷道周边 富水性一般，在顶板45及顺层方向上，距离左帮50m左右位置处均存在一明 显低阻区域，具体位置见上图红色点线，推测在此区域具有一定的富水性。在左 帮底板探测方向上距左帮40m处，测线尾端出现一个低阻区域，结合现场情况分 析此异常受现场干扰影响，推测此异常富水可能性较小。综合结论：在9302回风巷左帮所探测区域内，顶板岩层视电阻值相对较低, 尤其是距左帮50m左右存在一明显的低阻区域，推出此区域具有一定的富水性， 且富水区域沿着巷帮掘进方向有越

14、来越近的趋势。顺层及底板富水性较弱，建议 根据煤矿防治水规定对上述相对低阻区域进行钻探验证。4.2 9302运输巷迎头前方探测结果9302je输巷顶扳451S0-160-1：i-120-100：9302je输巷顶扳451S0-160-1：i-120-100：S0：60：4：i-2：i-0-9302 S3 苕底 S.1618202224262830323436384042444648505254565860图2. 9302运输巷迎头前方探测结果结合本次现场探测情况，判断此次探测数据现场干扰较小，数据真实可靠, 在切眼前方的200m范围内，探测视电阻率值相对较高、巷道周边富水性较差;同时在距迎头前80m位置处出现了比较明显的阻值变化，推测在此处存在一明显 的物性变化带（仅供参考）。综合结论：所探测区域内岩层视电阻值较高，推出探测区域富水性较差，在 巷道迎头80m处可能存在一物性变化带，建议根据煤矿防治水规定对上述相 对低阻区域进行钻探验证。5建议（1）建议矿方针对本次探测提出的相对低阻区域进行打钻作业；（2）需要说明的是，瞬变电磁仪在这些区域内探测的盲区为15m左右，因 此要注意