物探法(矿井瞬变电磁仪)测水在矿井的应用gvaz.docx

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1、矿井瞬变变电磁仪仪赋水性性探测在在振兴矿矿的应用用振兴煤矿矿地测科科20111年1月15日 矿井瞬变变电磁仪仪赋水性性探测在在振兴矿矿的应用用龙煤股份份有限公公司鹤岗岗分公司司振兴煤煤矿地测测科 殷木群群摘要：瞬瞬变电磁磁仪赋水水性探测测是科学学的、准准确的。但但任何方方法都不不是绝对对的，都都有它的的相对性性。我们们基层技技术人员员只有将将地质分分析、钻钻探、物物探等方方法有机机的统一一结合起起来，才才能及时时有效地地发现问问题。关键词：安全生生产赋水水性探测测 统一一结合1、振兴兴矿水文文概况振兴煤矿矿位于鹤岗岗市向阳阳区东部部，各含水水岩系主主要靠大大气降水水补给，以以断层、裂裂隙、孔孔

2、隙、老老空及小小煤矿为为补给通通道，导导入井下下工作面面或采空空区，威威胁矿井井安全生生产。由由于一、二二水平煤煤层已采采完，三三水平正正在开采采，生产产区的地地表都有有不同程程度的缓缓慢下降降，造成成很多塌塌陷坑，岩岩石垮落落造成裂裂隙与地地表沟通通，井下下涌水量量随降水水量大小小而增减减。每年六六、七、八八、九月月雨季时时，井下下涌水量量较大，加加上井田田内的很很多地方方小煤矿矿和邻区区新岭矿矿南露天天，都在在本矿二二水平以以上开采采，井田田周围环环山地势势较高，而而井田内内地势较较低，使使汇水面面积增大大，侧向向补给增增多，造造成矿井井水文地地质条件件较为复复杂。在开采采的过程程中受老老

3、空水及及周边小小窑威胁胁，水害害十分严严重。其中主要要影响因因素是构构造破碎碎带、裂裂隙发育育区、岩岩溶、陷陷落柱等等富水区区(体)等。随着开开采深度度的增加加，受外营力力减弱等等原因，岩岩石裂隙隙显著减减少，涌涌水量亦亦显著减减少，影影响因素素主要是是上部采采空区积积水。由由于采用用由上往往下逐步步开采的的方式，采采空区在在现采工工作面上上部形成成多层截截水空区区，经过过多年开开采，上上部采空空区范围围较广，蓄蓄水量较较高。以上因因素对巷巷道的安安全掘进进与生产产构成严严重威胁胁。因此此，急需需查明赋赋水情况况，以便便于准确确疏放，确确保我矿矿的安全全生产。如何做到到提前预预报和及及时防治治

4、，关键键在于有有效的超超前预测测。多年年来这一一问题一一直困扰扰着煤矿矿的基层层技术人人员和施施工人员员。随着着当今计计算机水水平与科科学技术术不断提提高和发发展，对对这一问问题的解解决也陆陆续涌出出了不少少科学手手段，其其中主要要包括三三种手段段：地质质分析法法、钻探探法、物物探测试试法三大大类。其中物探探类方法法近几年年来发展展很是迅迅速，与与地下水水有关的的探测主主要包括括矿井直直流电法法勘探技技术、无无线电波波透视技技术、音音频电透透视技术术、矿井井瞬变电电磁技术术、红外外探水等等，其种种类繁多多。而在在这些方方法中，时时间域瞬瞬变电磁磁法以其其本身固固有的优优点异军军突出，在在国内外

5、外备受青青睐并得得到很快快的发展展，特别别是在对对煤矿生生产至关关重要的的煤田水水文地质质勘查方方面，时时间域瞬瞬变电磁磁法已经经成为了了首选的的物探手手段。2、瞬变变电磁基基本原理理概述瞬变电磁磁法又称称时间域域电磁法法，简称称TEMM或TDEEM，它它是利用用不接地地回线或或接地线线源（电电极）向向地下发发送一次次脉冲磁磁场，在在一次脉脉冲磁场场的间歇歇期间，利利用线圈圈或接地地线源（电电极）观观测二次次涡流场场的方法法。它与与其它测测深方法法相比，具具有探测测深度大大、信息息丰富、工工作效率率高等优优点。瞬变电磁磁法测量量装置由由发射回回线和接接收回线线两部分分组成，工工作过程程分为发发

6、射、电电磁感应应和接收收三部分分。当发发射回线线中通以以阶跃电电流I，发射射电流突突然由 I 下下降到零零，根据据电磁感感应理论论，发射射回线中中电流突突然变化化必将在在其周围围产生磁磁场，该该磁场称称为一次次磁场，一一次磁场场在周围围传播过过程中，如如遇到地地下良导导电的地地质体，将将在其内内部激发发产生感感应电流流，又称称涡流或或二次电电流，由由于二次次电流随随时间变变化，因因而在其其周围又又产生新新的磁场场，称为为二次磁磁场。由由于良导导电地质质体内感感应电流流的热损损耗，二二次磁场场大致按按指数规规律随时时间衰减减，形成成瞬变磁磁场，二二次磁场场主要来来源于良良导电地地质体的的感应电电

7、流，因因此它包包含着与与地质体体有关的的地质信信息，二二次磁场场通过接接收回线线观测，并并对观测测的数据据进行分分析和处处理，对对地下地地质体的的相关物物理参数数进行解解释。3、矿井井瞬变电电磁仪的的特点矿井瞬变变电磁仪仪在井下下探测时时，由于于受矿井轨轨道、高高压环境境及小规规模线框框装置的的影响，在在井下的的探测深深度很受受限制，一一般可以以有效解解释1000m左左右。另另外，矿井瞬瞬变电磁磁法为全全空间瞬瞬变响应应，这种种响应来来自回线线平面上上下（或或两侧）地地层，这这对确定定异常体体的位置置带来很很大的困困难。实实际资料料解释中中，必须须结合具具体地质质资料和水水文地质质情况综综合分

8、析析。实践表明明，井下下测量的的信号强强度比地地面同样样装置及及参数设设置的信信号强110-1100倍倍。井下下的干扰扰信号相相对于有有用信号号近似等等于零，而而地面测测量信号号在衰减减到一定定时间段段接被干干扰信号号覆盖，无无法识别别有用的的异常信信号。由于井井下测量量环境与与地表不不同，无无法采用用地表测测量时的的大线圈圈（边长长大于550m ）装置置，只能能采用边边长2mm的多匝匝方形重重叠回线线装置。4、矿井井瞬变电电磁仪赋赋水性探探测在振振兴矿的的实际应应用工程1振兴煤矿矿-1337流水水巷右帮115#层层采空区区是否存存在积水水对下一一步安全全生产威威胁严重重，为查查明该采采空区赋

9、赋水情况况进行了了赋水性性探测。20100年100月4日日对振兴兴矿北部部区-1137流流水上山山右帮115#层层采空区区进行了了探查。由由于巷道道断面较较小线圈圈展不开开，所以以只能在在断面较较大的迎迎头位置置对155#层采采空区进进行扇形形探测。根根据多匝匝小回线线发射电电磁场的的方向性性，可认认为线框框平面的的法线方方向即为为瞬变电电磁探测测方向。因因此，将将发射、接接收线框框平面对对准采空空区方向向进行探探测，便便可反映映采空区区内部的的地质异异常。根根据这个个原理结结合本次次的探测测目的，对对采空区区进行探探测时可可将线框框与底板板倾斜一一定的角角度确保保线框平平面的法法线指向向采空

10、区区。从这个剖剖面图上上可以简简单的分分析出测测区的电电性大致致分布趋趋势，峰峰值越大大表示该该区域地地下的导导电性较较好，视视电阻率率就越趋趋于小，相相对显示示低阻异异常。这这是在后后续的数数据处理理及异常常区判断断一个根根据。经过相关关计算可可以得出出每个测测点的视视电阻率率值，然然后用作作图工具具成图可可以结合合地质及及水文地地质情况况直观地地判断测测区岩层层的电性性分布特特点。振兴煤矿矿北部区区-1337流水水巷右帮115#层层采空区区TEMM探测解解析结果果上图是振振兴煤矿矿-1337流水水巷侧帮帮探测视视电阻率率拟断面面图，图中不不同的颜颜色表示示不同的的视电阻阻值，电电阻率由由低

11、到高高按照从从冷色调调到暖色色调升高高的规律律分布。因因此填充充了不同同颜色的的该断面面图可以以更直观观的判断断探测区区域顶板板电阻率率的分布布情况。一般情况况下，在在同一条条件下岩岩石的电电阻率不不会发生生大的变变化。但但如果岩岩石（煤煤）出现现空区或或者充水水那么岩岩石的电电阻率就就会发生生大的变变化。上上图中可可以发现现，视电电阻率存存在的较较大的差差异，在在-1337流水水巷测帮帮深部225米开外视电阻率率分布较较低，而而且视电电阻率等等值线也也较为稀稀疏，结结合地质质资料分分析，应应为我们们的目标标采空区，而而且赋水水性反应应比较大大，表明明有采空区积水的存存在。 根据探测测结果给给

12、出的具具体位置置，布置置了放水水钻孔，钻孔打到位置后，有水涌出，流量30立方米/小时左右。随着采空区内水位的降低流量越来越小，现流量为3立方米/小时左右。截止到2010年12月31日已累计放水8791立方米，充分证实了探测结果的准确性。工程2振兴煤矿矿三水平平北部区区18号号层左三三段回风风巷左上上部是上上段188号层采采空区，前前期已对对该采空空区进行行了打钻钻放水，为为进一步步查明该该采空区区赋水情情况和疏疏水效果果20110年112月117日进进行了赋赋水性探探测。振兴煤矿矿三水平平北部区区18号号层左三三段回风风巷TEEM探测测解析结结果回风左帮帮TEMM探测解解析结果果 上图是振振兴

13、煤矿矿三水平平北部区区18号号层左三三段回风风巷探测测视电阻阻率拟断断面图。上图中可可以发现现，视电电阻率存存在的较较大的差差异，在在18号号层回风风巷左上上方188米50米米开外视视电阻率率分布较较低，而而且视电电阻率等等值线也也较为稀稀疏，结结合地质质资料分分析，应应为我们们的目标标空区，而而且赋水水性反应应比较大大，表明明采空区区仍有积积水的存存在。截止到到12月月31日日该采空空区已累累计放水水6.55万立方方米。振兴矿二二水平南南部边界界下山在在施工过过程中，经经对照上上方有旧旧巷，有有赋水的可可能，220100年9月月6日用瞬瞬变电磁磁仪进行行了探测，结结果表明明旧巷内内无积水水，

14、之后后又用钻钻探进行行了证实，为为该掘进进队的正常常施工解解决了后顾之之忧。三水平中中部区水水仓在施施工过程程中，巷巷道有淋淋水现象象，经对对照附近近无旧巷巷。20010年年11月月19日用用瞬变电电磁仪进进行了探测，结结果表明明，淋水水处顶板板岩体内内含水，无无积水的的存在，为为水仓的的安全施施工排除除了隐忧忧。5、结论论经过几次次的探测测，表明明瞬变电电磁仪赋赋水性探测是是科学的的、准确的的。但任任何方法法都不是是绝对的的，都有有它的相相对性。我我们基层层技术人人员只有有将地质质分析、钻探、物探等方法有机的统一结合起来，才能及时有效地发现问题、解决问题，为煤矿事业的安全发展保驾护航。作者简介介：殷木群，男男，19969年年5月221日出出生，220077年毕业业于鹤矿矿职工大大学，采采矿专业业，现振振兴矿地地测科技技术员，从从事防治治水工作作。