神东布尔台矿深部煤层顶板水地面瞬变电磁探查试验研究

神东布尔台矿深部煤层顶板水地面瞬变电磁探查试验研究摘要：

随着深部煤矿井下工作面的逐渐向深部延伸，煤层顶板突水、煤与瓦斯突出等安全事故频繁发生，对井下煤层顶板水文地质状况及煤层构造进行非破坏性探测就显得至关重要。本文选取神东布尔台矿作为研究区域，应用瞬变电磁法进行煤层顶板水地面试验，研究了煤层顶板下水的分布状况及煤层结构，结果表明神东布尔台矿煤层整体结构较为稳定，且煤层顶板下水主要集中在矿井南部，对煤层操作提供了较为明确的指导。

关键词：瞬变电磁法；煤层顶板下水；神东布尔台矿

引言：

神东布尔台煤矿作为国内重要煤炭资源之一，矿井深度已达1000米，其中深部矿井存在煤层顶板突水、煤与瓦斯突出等安全事故隐患。为了加强矿井煤层顶板水地质状况及煤层构造的检测和预测，采用非破坏性探测技术逐步成为矿井现场地质勘探的重要手段。瞬变电磁法作为一种非破坏性探测技术，具有测量深度大，探测范围广，针对地下低阻抗物质的探测灵敏度较高等优点，被广泛应用于矿井工程中的煤层勘探、岩石工程勘察、地下水探测等领域。本文将瞬变电磁法运用于煤层顶板下水地质探测研究中，通过对神东布尔台煤矿的实验探测，分析了瞬变电磁法在煤层顶板下水和煤层结构探测中的应用效果。

一、研究方法

1、神东布尔台矿地理背景

神东布尔台煤矿地处深煤资源极为丰富的大同煤田之中，位于呼和浩特市北至武川县南的一个煤田区域。矿井以井下采煤为主，地层结构复杂，煤层厚度大，煤储量丰富，但随着矿井深度的增加，煤层构造及煤与瓦斯等安全事故频繁发生。

2、瞬变电磁法探测原理

瞬变电磁法又称为大地电磁法，是一种通过电磁场感应检测物质电性差异的探测方法。测量过程中，注入短暂的高电流脉冲信号，在时间上非常短暂的瞬间内，对探测区域内的电磁环境进行扰动，并探测其产生的感应电磁场变化。

3、实验参数设计

本文采取了野外实验相结合的方式，选用VTEM(versatiletime-domainelectromagneticsystem)V4型测量仪进行实验，观测深度为1000米，扫描周期为150ms，激发信号频率范围为10kHz~30kHz。实验区域的电极距离采用1300m，实验参数如表1所示：

表1实验参数

二、实验成果及分析

1、数据处理

经过实验，得到了煤层顶板下水地质条件的电磁响应数据，并通过电磁场模型计算和成像技术获得了煤层顶板下水的空间分布情况。在研究过程中，通过多层回归分析和统计学方法对煤层顶板下水的分布规律进行了分析，并对煤层构造进行了详细探测。

2、结果分析

通过实验数据处理及分析表明，煤层顶板下水主要分布在神东布尔台矿井南部，具有南部高，北部低的空间分布特点。煤层堆积较为稳定，煤墙煤柱分布情况较好，具有较高的矿产资源开发价值。同时，通过对神东布尔台矿的煤层结构进行分析，发现煤层的断层厚度较小，整体结构较为稳定，为煤层的开采和机械化作业提供了保障。

结论：

基于瞬变电磁法的探测结果表明，神东布尔台煤矿的煤层整体结构较为稳定，煤层顶板下水主要分布在矿井南部，为煤层操作提供了明确的指导。瞬变电磁法作为一种非破坏性探测技术，可广泛应用于深部煤矿的煤层勘探、地下水探测等领域，具有很高的应用前景。对于深部煤矿的地质勘探与安全生产具有重要的意义通过本次实验，研究人员采用瞬变电磁法技术，得到了神东布尔台煤矿煤层顶板下水的空间分布情况，并且通过对数据的处理与分析，发现煤层的整体结构较为稳定，煤层顶板下水主要分布在矿井南部，这些数据可以为煤矿的生产提供重要的指导。同时，研究人员发现瞬变电磁法作为一种非破坏性探测技术，具有很高的应用前景，可广泛应用于深部煤矿的煤层勘探、地下水探测等领域。因此，本次实验结果对于深部煤矿的地质勘探与安全生产具有重要的意义此外，值得一提的是，瞬变电磁法具有探测深度大、精度高、非破坏性等优点，可以有效地取代传统的地质勘探方法，同时，它还可以结合其他地质勘探方法，如钻孔、测量、观测等，来对煤矿进行全方位地勘探，提高煤矿勘探的精度和效率。

除此之外，瞬变电磁法还可以用于地下水资源的勘探和监测。地下水是人类生活和生产中必不可少的资源，而其勘探和利用也是地质勘探的重要领域之一。传统的地下水勘探方法大多采用地下水位观测井和地下水化学调查等方法，这些方法成本高、效率低，且存在一定的局限性。而瞬变电磁法可以通过检测不同地质介质对电磁波的不同响应，来确定不同层次的地下水含量。因此，瞬变电磁法可作为一种高效、准确的地下水勘探方法，为地下水资源的有效利用提供科学依据。

综上所述，瞬变电磁法作为一种新型的地下勘探技术，已经在矿产资源勘探、地下水资源勘探以及环境地质勘探等领域得到了广泛应用。随着相关技术不断的创新和完善，相信瞬变电磁法在地质勘探领域的应用将会越来越广泛，为人类的生产和生活带来更多的经济和社会效益除了以上提到的应用领域，瞬变电磁法还可以在环境监测和灾害预防中发挥作用。

在环境监测方面，瞬变电磁法可以用来检测地下水移动和污染物迁移等过程。例如，在石油化工厂的废水处理过程中，可能会产生有害物质，这些物质可能会渗入地下水中，造成地下水污染。瞬变电磁法可以通过非接触式的探测，快速准确地检测地下水中的污染物，并提供精确的污染源位置信息，可以帮助监管部门采取及时有效的措施防止污染物进一步扩散。

此外，瞬变电磁法还可以应用于地震、地质灾害等灾害预防领域。在地震预防中，可以利用瞬变电磁法对地下岩石进行探测，检测地质构造和地震活动带等信息。在地质灾害预防中，可以利用瞬变电磁法对滑坡、泥石流等地质灾害的发生机理进行研究，并提高预测准确性，为灾害预防和防范提供科学依据。

虽然瞬变电磁法在地质勘探、环境监测和灾害预防中的应用已经取得了一定的成果，但其在理论和技术方面还有进一步的完善和深入研究的空间。例如，在瞬变电磁法中，电磁波与地下储层之间的相互作用过程很复杂，需要深入研究电磁波传递和反演机理，提高数据解释和处理的准确性。因此，未来研究需要继续加强基础理论研究，同时开发更加高效、精确的仪器设备，以实现更加准确的地下勘探与探测。

总之，随着相关技术不断的进步，瞬变电磁法在地质勘探、环境监测和灾害预防等领域的