EH4电磁成像系统在煤矿采空区的探测.pdf

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1、能源技术与管理2013年第38卷第1期140EnergyTechnologyandManagementVo1．38No．1doi：lO．3969／j．issn．1672-9943．2013．01．056臻鬈≯鬻叠：≮≥薯信誉誊慰技术鎏：臻；：臻麓蕊躲蒙EH4电磁成像系统在煤矿采空区的探测孙丽丽，李金锋，闫国才，高峰，骆云秀(中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院，北京100083)[摘要]主要介绍了利用EH4电磁成像系统探测采空区边界及其对应浅部地层隐伏裂隙带情况，阐述了EH4电磁成像系统的基本原理和工作方法，结合其在某煤矿采空区探测中的具体应用实例

2、，分析总结了煤矿采空区以及对应的浅部地层隐伏裂隙带的电性特征并得出结论。结果表明，EH4电磁成像系统能够较为准确地探测煤矿采空区的边界以及其影响的浅层裂隙带的范围情况。[关键词]EH4电磁成像系统；采空区边界；隐伏裂隙带；电性特征[中图分类号]P631．34[文献标识码]B[文章编号]1672_9943(2013)O1-0140-03部的构造，其讯息源为10～1000Hz，而采用一个0引言新型的便携式低功率发射器发射1—100kHz人工煤矿生产形成的采空区严重威胁煤矿的安全电磁讯号来探测浅部构造。进而得到精度比较高生产，采空区冒落容易造成伤亡事故，并且采

3、空区的电磁信号，来进行电阻率成像。引起的塌陷也造成地表环境的破坏。井下采空区EH4电磁成像技术所涉及的物理量是物质还会引起上覆岩层变形、断裂形成裂隙。对周围的的电阻率参数，它与直流电法的不同之处，在于它建筑以及环境产生巨大的威胁。因此，选择合适的是通过观测记录电磁场信号，然后经傅里叶变换地球物理方法对煤矿采空区进行探测，确定采空将时间域的电磁信号变成频谱信号，得到地表电区的边界以及其影响的浅部裂隙带的范围有十分磁、、、日y值，以此计算卡尼亚电阻率。其重要的意义。计算公式：EH4电磁成像系统是由美国GEOMTRICS公司和EMI(ElectroMagnet

4、icIntruments)公司联合生嚣式中，p为电阻率，它反映了地下地层的电性产的主要用于10～1000m深度范围内的大地电特征i厂为频率；Ex为电场分量，为电场Y分磁测深勘探仪器，是目前国际上同类勘探仪器中量，为磁场分量，晰为磁场Y分量。最先进的一种勘探设备。EH4电磁成像系统采用考虑到地下介质的不均匀性，通常用视电阻人工场源与天然场源共同作用的方式，对天然信率值来表示电阻率，探测深度理论上为一个趋肤号和人工信号进行采集，所以EH4电磁成像系统深度6，计算公式为：既稳定又灵活。而且人工场源有天然场源所没有的优势，能使该系统获得连续有效信号H]。EH4电

5、8=503V~一(2)磁测量系统的观测时间短，能很快探测一个深式(2)表明，趋肤深度6将随电阻率P和频1000m的测点，提高了探测效率。目前，EH4电磁率厂变化而变化。上式表明，电阻率增加和频率降成像系统已被应用到很多工程当中，具有良好的低时，电磁波的透人深度会增大_2]。反之，电磁波应用效果。的透人深度降低。对于不均匀大地，表面阻抗是空间座标的函1EH4电磁成像系统基本原理数，完整的描述应当是含有4个元素的张量，每个EH4电磁系统通过天然的和人工的电磁信元素与场的正交分量有关]：号对探测区内进行探测，在地下的地层上产生电【LxZx,1(3)导率连续剖面

6、。该系统测量天然场源和人工场源Ej一【互JlJ电磁信号，通过天然背景场源成像(MT)来探测深测量中会记录互相垂直的磁场和电场，由此2013年2月Feb．，2013孙丽丽，等EH4电磁成像系统在煤矿采空区的探测141计算阻抗张量，进而得到视电阻率，可得出地下介的，使用起来非常方便，这种方法根据大地电磁测质的地电信息，据此确定一定范围内地下介质结深视电阻率曲线上任意一个频率及其对应的视电构情况_3]，这就是EH4电磁频率测深的基本原理。阻率计算探测深度，并且根据其视电阻率值和视电阻率曲线的变化趋势，计算对应深度的地层电2工作方法研究阻率，将表示视电阻率随周期

7、变化曲线变换成为EH4电磁成像系统由发射系统、接收系统和电阻率随深度变化曲线。控制系统三大部分组成。控制系统由主机及系统现场采集结束后，在室内进行二维数据处理，软件构成，系统软件有数据采集系统和数据处理通过处理得出测线的二维视电阻率成像断面图，系统两大功能“]。该断面反映了该测线下方竖直方向上的电性特2．1数据的采集征。在野外进行数据采集时，数据是时域采集，然3工程实例后通过傅里叶变化转化为频率域信号。在进行处理解释时对数据的要求比较高，这为了检验EH4电磁成像系统对采空区边界就需要在数据采集时采集到质量比较好的原始数以及浅层隐伏裂隙带的探测效果，在某矿

8、进行了据。为此，在野外应该首先进行准备试验工作，需以采空区为物探目标的试验，取得