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1、瞬变电磁法在复盛煤矿探放水中的应用作者：郑玉彬郭林岳建新信长钊 摘要:采用瞬变电磁法(TEM)在河南省新密市境内探查一一井煤矿采空区积水分布情况、断层等构造的含导水性情况及二1煤底板的富水性情况,为矿井防治水工作的合理实施提供依据。 关键词:瞬变电磁法;一一井煤矿;采空区 Abstract:Thetransientelectromagneticmethod(TEM)isusedinHenanProvinceBaofengShengyuancoaltoexplorethegoafwaterdistribution.Besides,wecouldlearnabou
2、tthewatercontaininfault.TheapplicationofTEMprovidesscientificbasisforwater-control. Keywords:transientelectromagneticmethod;YiYiJingCoal;goaf 郑煤集团(汝州)复盛矿业有限责任公司是郑煤集团一座资源整合矿井,区内老矿井较多,开采时间较长,对矿井的安全生产造成极大的隐患。 1瞬变电磁法勘探原理 瞬变电磁法属于时间域电磁法,以通电导线为场源,激励并探测目的物感生的二次电流,在脉冲间隙测量二次场随时间的变化响应,以
3、此判断地下是否存在多层采空区,具有分辨率高、受地形影响小、工作效率高、灵敏度高、能穿透高阻覆盖层等优点。[1] 瞬变电磁法(简称TEM)是利用不接地回线或接地线圈向地下发送脉冲电流,以激励探测目标体感应二次电磁场,脉冲间歇期间,利用线圈或接地电极观测二次场随时间变化的响应。瞬变电磁的基本原理见图1,工作时,首先给发射线框供一直流电流,然后突然切断电源。线框内的电流将发生一个突变。根据麦克斯韦电磁理论,发射机电流突然降到零的过程中,将在发射线框附近产生一次脉冲磁场,该一次磁场又在地下产生感应涡流场,并产生衰变的二次磁场,随时间的推移不断向下、向外扩散。这种变化的电场
4、和磁场交替产生,由近及远,扩散的速度与地下岩层的电阻率有关,不同时间扩散到不同深度。低电阻率地质体如导水断层、富水区、金属矿体等能引起较强且衰减慢的二次涡流场,而贫水区等高阻体引起较弱且衰减快的二次场。由于早期信号反映浅部地电特征,晚期信号反映较深部地电特征,这就可以达到测深的目的。[2] 2在复盛煤矿探放水中的应用中取得的地质成果 本次勘探施工区域面积约0.2km2,野外工作采用二维测网布置为20(m)×20(m),即线距20m,点距20m,在测区范围内共布置测线23条,每条测线上坐标点不等。检查点按10%考虑,共设计工作量约为454个物理点。 瞬变
5、电磁勘探施工采用规则测网观测系统,施工方法选择分辨率高的中心感应装置,采用360m×360m的单匝回线发射,有效面积2003m2中心探头进行接受采集,供电电流12安培以上,以每一发射回线中间1/9面积所包含的测点范围内施工。 2.1视电阻率(ps)拟断面图反映特征 7线、8线ps拟断面图反映了这两条测线剖面电性分布特征(图2),纵向上视电阻率值有高——低——高的趋势,与实际地质层位的电性分布规律是一致的,从总体上看,断面图视电阻率等值线分布变化剧烈,一是因为采空区塌陷造成的地层分布不连续引起的,二是受高压线影响造成的。从图上看,7线在14～18号测点之间及27～
6、31号测点之间,8线在13～19号测点与27～31号测点之间有低阻异常区分布。 2.2平面图反映特征 在视电阻率异常平面图上,若地层含有相对低阻富水区和含、导水构造时,电性均匀分布规律被打破,反映在平面图上为低阻异常区呈现视电阻率值减小,等值线扭曲、变形为圈闭或呈密集条带状等。在上面的富水异常平面图上则低阻异常区更为直观,表现深灰色。 图3为二1煤附近视电阻率分布平面。阻异常区主要有:异常1、异常2和异常3。异常1位于测区东南部,大致于7～15线的11～31号测点之间,异常分布范围大,异常强度相对较强,分布区域煤层底板等高线扭曲、变化剧烈,有大面积采空区存
7、在;异常2位于测区中部,大致在16～24线的23～28号测点之间,异常分布范围相对较小,异常强度较弱,也有采空区分布;异常3位于测区西北部井田边界附近,异常范围小,异常强度弱,也有采空区存在。 3评价 3.1异常区评价 异常1在7线～15测线ρs拟断面图上都有分布,在各个层位异常平面图上分布都较强。异常1区域内有大面积采空区分布,但从异常分布形态、分布特征和采空区特征看采空积水区范围不会很大,从构造上看该区域有一条较大逆断层分布,断层上盘地层推覆在下盘地层之上,造成该区域地层分布组合相比其他区域发生了较大变化,造成断层带电性分布大范围的变化,引起了
