应用矿井瞬变电磁法超前探测煤矿井下含水体

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1、2012年l0月矿业安全与环保第39卷第5期应用矿井瞬变电磁法超前探测煤矿井下含水体李好，胡运兵，吴燕清(中煤科工集团重庆研究院，重庆400039)摘要：系统介绍了矿井瞬变电磁法多匝重叠式装置超前探测的基本原理和数据处理技术要点，并以文明煤矿回风巷下山口前243m处掘进头超前探测为例，运用矿井瞬变电磁法探测并圈定的低视电阻率异常区与矿方最后掘进结果相吻合，验证了利用该物探方法超前探测煤矿含水体的准确性和可靠性。与其他方法相比，该方法不仅探测效果好，而且仪器操作轻便快捷、探测方向具有任意性、不受井下探测狭小空间的影响。关键词：矿井瞬变电磁法；多匝重叠式装置；全空间数据处理；超前探测

2、；含水体中图分类号：TD745；P631．3文献标志码：B文章编号：1008-4495(2012)05-0049-04随着煤炭工业的快速发展，相伴而来的煤矿安势。从目前国内煤矿企业探水物探设备应用情况来全生产问题也日益突出，近年来出现的煤矿安全生看，瞬变电磁法将逐渐成为井下探水主要的探测方产事故中，矿井突水事故占煤矿事故90％以上⋯。法。人们习惯上把井下应用瞬变电磁法称为矿井瞬基于如此严峻形势，国家安全生产监督管理总局和变电磁法。国家煤矿安全监察局于2009年联合颁布了新的《煤矿井瞬变电磁法作为先进的煤矿探水方法，近矿防治水规定》，以适应当前煤矿防治水工作的需年来国内外学者进行了

3、大量的理论研究和应用要。与此同时，矿井地球物理勘探工作得到国家主实践“J，取得了多项科研成果，并积累了丰富的实管职能部门和煤矿企业的高度重视，掘进或开采之践经验。目前，矿井瞬变电磁法主要是采用边长为前的超前物探探水工作已经成为煤矿防治水工作最1～2m多匝重叠式装置，数据处理手段基本上是基重要的组成部分。对于煤矿企业来说，煤矿井下应于地面半空间的瞬变电磁：方法进行数据处理和地质用地球物理方法要探测的地质异常体无非两类：一解释。故在方法应用层面上，存在诸多技术问题需是含水体或导水体，包括含水构造带或导水构造带、要研究、改进。老窑积水、采空区积水体等；二是小构造，主要是小1超前探测煤矿

4、井下含水体方法断层破碎带或者陷落柱等。从目前的地球物理勘探实际应用效果及方法原理来看，探测构造类地质体1．1矿井瞬变电磁法多匝重叠式装置探测原理选用地震类方法较好，探测含水体类异常体选用电由于地面场地较开阔，一般都是采用长边长、匝法类方法较好。电法类又分为直流电法和瞬变电磁数少、发射和接收分离式的装置，但是井下受巷道狭法，直流电法虽然目前在煤矿系统应用也较广泛，但小空间限制，为了便于操作，一般采用多匝重叠式装是从原理、方法本身来讲，直流电法三极超前探测在置形式。目前一般采用边长为1—2m，发射匝数为数据处理环节有待深入研究J，另外，该方法存在仪10—20匝，接收匝数为20—4JD

5、匝，发射电流为1．5～器相对笨重、现场施工作业较为繁杂、探测时间较长3．5A的装置。等缺点；而瞬变电磁法具有仪器轻便、现场操作简矿井瞬变电磁法视电阻率为全空间地层导电性单、探测时间短、探测方向可以任意调整等诸多优的综合反映，视电阻率计算公式如下：o《2osN＼P孔IJ收稿日期：2011—12—20=6．32x10C(SN)(V／I)-2t．5(1)基金项目：国家科技重大专项资助项目(2011ZX05040—式中：C为全空间响应系数；s为接收线圈面积；Ⅳ为1302--003)；国家科技重大专项资助项目(2011~05040—002—005)作者简介：李好(1983一)，男(土家族)

6、，重庆酉阳人，接收线圈匝数；￡为二次场衰减时间；V／I为接收的归工学硕士，主要从事地球物理勘探理论及其应用研究工作。一化二次场电位场值。E—mail：lhao83@126．corn。其中全空间响应系数c是区别于半空间的关键．49．2012年l0月矿业安全与环保第39卷第5期参数，根据参考文献[12]，设c为1．842时较为符合衰减曲线有时会出现异常，这样的记录点测量数据瞬变电磁法全空间理论，实际应用中可能需要做出是不可靠的，需要排除。其判别原则：早期测道数据相应修正。衰减成“V”或“w”型；衰减曲线与横坐标相交；衰减根据仪器时窗大小、频率等参数，进行时深转曲线衰减趋势紊乱等情况。

7、换，具体计算公式如下：计算视电阻率：先采用公式(1)计算，在有条件的情况下，根据相应的测井等资料估算探测区域内=／p(ti)ti：(2)^√平均视电阻率背景值，然后根据其背景值修正前面式中：为相应仪器某时刻的时窗值；p(t)为相应仪的计算视电阻率值。器某时刻的视电阻值，通过式(1)计算得到其值；为计算视深度：采用公式(2)计算，在有钻探资料真空磁导率，其大小为4rrxlO一I-I／m；h为视深度值。的情况下，应修正计算得到的视深度值。从式(2)可看出，为了较准确定位异常体位置，测