基于瞬变电磁法的采空区积水探测技术研究

为解决胜利煤矿6#煤层老窑采空积水区对本煤层及下部煤层开采造成的重大隐患,运用瞬变电磁法对胜利煤矿6#煤层进行井下物探,按照该方法的理论对探测结果进行解释分析。根据积水采空区电性最低,实体较高,无水采空区视电阻率最高的特性以及视电阻率的大小,得出在侧面沿主斜井方向视电阻率剖面图内,6#煤层与高阻异常区(采空积水区)相交且穿过,可推断出该段交线处中央部分为采空积水区,且采空范围较小,两侧为未采区。经现场井下钻探技术对物探结果进行验证,最终确定了6#煤层采空区积水范围。     

大倾角多煤层采空区的探测研究

针对鹤岗矿区大倾角多煤层采空的实际情况,在充分进行地质调查的基础上,选用地面电法进行采空区勘探。首先根据瞬变电磁法的电位单枝衰减曲线、视电阻率曲线等异常响应特征进行定性确认是否存在采空区,再通过视电阻率断面图进一步划定采空区的范围及富水性。选用直流电剖面法三极装置对多层采空区及积水情况进行探测,最终确定该矿区3#、9#、11#及21#等多煤层采空区位置及积水区范围。根据矿区验证钻孔揭露的煤层采空区对应的视电阻率值变化情况,修正视电阻率"门槛值",对视电阻率断面图进行二次解释,重新圈定的采空区范围与积水情况与钻孔资料高度吻合。     

综合电法勘探在山西东南部煤田采空积水区中的应用

以山西东南部某大型煤矿为例,采用瞬变电磁和直流电法对该矿采空积水区进行探查,通过对已知采空区视电阻率特征的分析,确定了该区二种方法的解释原则,及高低阻异常的阈值。并以采区100线对数据资料进行对比分析,以验证二种勘探方法的解释结果的一致性。依据测区瞬变电磁三维数据体切出的3煤视电阻率平面图,圈定了3煤采空积水区的范围。经钻孔验证,D异常区为3煤采空积水区。     

瞬变电磁法探水在新裕煤矿中的应用

新裕煤矿为资源整合矿井,其整合的小窑可能含有采空积水,所以采用瞬变电磁法对该地区进行勘测。本次瞬变电磁勘测工作采用的是中心回线装置,工作区域网度40m×20m,共布置了21条测线,测线由南向北编号依次为21—41,并得到21条测线的视电阻率剖面图,同时根据5#层和8#底板等高线分别对两个煤层作了视电阻率顺层切片图,从而查明5#和8#采空积水分布情况,为矿方的安全生产提供保障。     

多层采空区调查中瞬变电磁法的应用

有些煤层存在2层或2层以上的采空区,目前很多方法只能有效地探测最顶层采空区。针对这一情况,根据多层采空区的地球物理特征,利用瞬变电磁法,通过分析多测道电压剖面图和拟视电阻率断面图,准确地探测出了多层采空区的位置。结果表明,根据多层采空区地球物理特征,利用瞬变电磁法准确探测多层采空区的位置划清责任是形之有效的方法。     

氡气放射性测量在煤矿采空区探测中的应用

煤层采空后容易富集氡气,而上覆岩层裂隙及断层等构造又有利于氡气上移,因此探测氡气异常可以确定采空区。在山西省吕梁地区临县某工作区,利用氡气放射性测量,并结合瞬变电磁方法,有效的解释了该区采空区的范围。该区共布设氡气测线19条,测点634个。经统计计算氡气平均值为8.84,解释异常阈值为12.58。通过介绍已知采空区氡气放射性曲线特征及典型测线瞬变电磁电阻率断面与氡气放射性曲线对比,分析其不同地质条件下氡气解释范围出现的原因。根据该区氡气测量等值线平面图与3号煤顺层视电阻率等值线平面图的解释结果,确定了该区4个采空区的位置及范围,该结果在后来的生产过程中都得到了验证。     

煤矿采空富水区瞬变电磁法探测及三维可视化应用

随着煤矿采空区探测难度及精度的逐渐增大,基于物性数据体的三维可视化分析已成为煤矿采空区精细化识别的主要发展方向。采空区探测方面,瞬变电磁法是目前采空富水区探测的主要方法,利用瞬变电磁仪能有效采集电磁信号并反演视电阻率数据体;三维可视化分析方面,利用三维可视化软件显示物性数据体能细致反映物性异常,提升采空区解译识别精度。本文以川南某煤矿采空富水区瞬变电磁法探测及三维可视化应用为例,采用瞬变电磁仪采集电磁数据并利用三维可视化软件开展视电阻率数据体三维可视化分析,经钻探验证,最终有效识别了煤矿采空富水区空间分布。     

瞬变电磁法在探测煤矿采空区及塌陷区中的应用

利用瞬变电磁法对襄垣煤田采空区及塌陷区进行探测,在已知采空区及非采空区进行了方法有效性试验,发现工区内低阻异常为积水采空区反映。结合已知资料,判断区内可采煤层(3号煤层)采空深度为144～324 m,采空区东侧较浅,西侧较深,与煤层倾向相吻合。在3号煤层埋藏深度260 m处作视电阻率水平切面,并根据各测线异常情况,最终推断区内采空区范围,也初步查明了煤矿附近居民房屋出现裂缝、地面下陷等地质灾害的原因。     

瞬变电磁法在采空塌陷灾害中的应用——以神东煤矿采空区调查为例

由人工采矿及天然作用形成的地下空洞是引起地面塌陷、地裂缝等多种环境地质灾害的根源之一。在煤矿开采区,地下空洞主要是煤矿采空区,采空区受水文地质条件和开采时间的影响,呈现积水和不积水状态。利用瞬变电磁法对神东矿区采空区进行了调查勘探,用最原始的归一化二次电位解释采空不积水区及采空积水区,并根据地下空洞发育的时间长短及积水程度的不同,会呈现高阻异常或低阻异常,在视电阻率断面图上呈现出十分显著的特征。给瞬变电磁法勘探应用于采空区及采空积水区的探测提供了实例,对预测和防治采空区引起的塌陷环境地质灾害具有重要意义。      

PROTEM67D瞬变电磁系统探测多层采空区的效果

使用PROTEM67D瞬变电磁勘探系统,在山西临汾西部某煤矿采空区探测工作中,选择合适的工作装置,通过科学的试验,确定合适的工作参数。依据对局部已知采空区的瞬变电磁的电性特征的分析,建立适合划分本区采空区的视电阻率数值变化范围的解释方法,对整个勘探区的电性断面图进行分析解释,从而圈定了全区的采空区和采空积水区的范围,并且取得了良好的地质效果。     

煤层采空区“三相”的激发极化特征

激发极化法对煤层采空区、采空积水区、裂隙富水区等情况的探测,可以取得不同的响应特征,具有良好的区分效果。将该方法的物理-电学特性与土力学理论相结合,从土力学中的"三相"（固体、液体、气体）角度对激发极化法探测煤层采空积水等情况的不同特征进行理论分析,并进行了"三相"相关参数（饱和度、孔隙率）与激发极化特征（视电阻率、极化率）之间的关系实验。理论分析及实验结果表明:煤层采空区激发极化特征表现为"高电阻率、低极化率",采空积水区表现为"低电阻率、中-高极化率",裂隙富水区表现为"低电阻率、高极化率";煤层采空积水等不同情况下的激发极化特征与饱和度、孔隙率的变化密切相关。山西晋城某煤矿的工程实例,验证了理论分析成果。      

多层采空积水区瞬变电磁响应研究

多层采空区积水情况调查对资源整合型矿井的安全生产至关重要。为了提高瞬变电磁法对多层采空富水性的勘察水平,采用数值技术方法对积水采空区的瞬变电磁场影响规律进行了研究,分析了高、低阻多种电性组合、两层采空区的中心回线响应特征。研究结果表明,多层采空的存在导致大地电性分布更加复杂,浅层采空区积水的存在将影响深部采空区积水情况的甄别,导致瞬变电磁法的垂向分辨率降低。地层电阻率随深度逐渐降低的电性结构有助于瞬变电磁法的垂向分层。     

基于钻探约束的瞬变电磁解释方法及应用

随着我国城镇建设的飞速发展,城镇建筑用地范围不断扩大,所面临的近地表地质构造越来越复杂,常规钻探法难以满足地基勘查的需要。为此,基于优势互补理念,将瞬变电磁法空间采样率高、地质信息丰富、地质体横向边界刻画准确等优势与钻探垂向测深精度高、分层定位准确等优势相结合,提出基于钻探约束的瞬变电磁法解释新方法,较好地克服了常规瞬变电磁法计算深度精度不足的局限,提高了视电阻率剖面的纵向解释能力。通过浩金元住宅建设区采空区探测的应用试验,圈定了测区中东部存在一个面积约0.01 km2的采空积水区,中部存在一个面积约0.009 75 km2的非采空区,其他部分均为采空区,取得了良好的应用效果。      

瞬变电磁法在某煤矿采空区探测中的应用

瞬变电磁法是目前工程勘察中应用较广的物探工作方法之一。利用瞬变电磁法对河南某煤矿采空区进行探测,在已知采空区及非采空区进行了方法有效性试验,发现工区内低阻异常为积水采空区反映。对探测区二1煤进行视电阻率顺层切片图,根据各测线异常情况,最终推断区内采空区范围,基本查明测区内含水采空区的分布范围、主要含水层富水性及各含水层之间的水力联系,取得良好的效果。     

瞬变电磁法在煤矿采空区探测中的应用

山西省洪洞县某煤矿在开采下组煤时曾发生底板突水事故,为了安全开采3号煤层,需对该矿区的采空区及采空积水区进行探测。根据该区的物性条件,选用了对低阻异常反映灵敏瞬变电磁法进行施工。通过对发射框、发射频率、积分时间、增益、噪音水平等参数测试及测深点880-320与钻孔601对比,确定了该区的工作参数。经采集数据处理及反演解释,推断3煤层工作面存在8个采空区,其中有5个采空积水区,分别存在于工作区的东南部及北部边界。部分采空区及采空积水区范围,与已知资料基本吻合。     

综合物探方法在采空区及其富水性探测中的应用

研究矿区为整合矿井,区内采掘情况较为复杂,为此提出并应用了地面物探与井下物探结合查明采空区及其富水性的方法。首先采用三维地震勘探查明矿区内煤层的赋存和构造的发育特征,同时圈定采空区异常分布范围,在此基础上,重点在异常区附近进行地面电法勘探(瞬变电磁法及高密度电法等)工作,验证采空并调查其采空及构造的含、导水性;进而利用井下瞬变电磁技术,重点在地面方法圈定的采空积水区附近进行井下异常的精确定位。在确保矿井生产的前提下,通过上述方法的系统应用,不但实现了对煤炭资源的精细勘查和采空区及其积水量的重点探测,同时还有效降低了井下超前钻探的工作量。     

榆林地区浅埋煤层采空区电法综合勘探技术

为探明榆林地区浅埋煤层不明采空区,分析了其浅埋煤岩层垂向、横向正常电性特征以及存在采空区时的异常电性差异特征,从而确定榆林地区具备使用瞬变电磁法和高密度电法探测采空区的电性基础。然后开展了瞬变电磁法和高密度电阻率法探测的施工参数试验,建立相应的施工技术体系,实现了榆林地区浅埋煤层采空区的有效综合勘探。结果表明:(1)榆林地区正常地层垂向电性呈稳定的"低阻-高阻-低阻"趋势特征,而当煤层中存在地质异常体时,横向差异明显,出现不连续的高阻或低阻特征;(2)瞬变电磁法采用240 m×240 m发射线框、14 A发射电流、25 Hz发射频率、2048次叠加次数,高密度电阻率法采用20 m接收极距,这些施工参数可以满足榆林地区浅埋煤层采空区的电磁法探测要求;(3)瞬变电磁法、高密度电阻率法探测的异常区范围基本一致,在两种方法重合异常区打钻揭露采空区,说明两种方法可互相补充、验证,为应用于榆林地区煤层采空区综合物探的合理手段。     

煤矿采空区勘探实例

应用瞬变电磁法确定煤矿采空区及积水采空区十分准确,本文介绍了应用该方法确定某煤矿采空区及积水采空区。首先确定煤矿各种围岩阻值,通过钻孔孔旁视电阻率ρτ曲线与钻孔柱状对比,为异常解释建立理论模型,根据瞬变电磁实测数,通过分析,结合煤系地层的物性特征分析,确定煤矿采空区及积水采空区。     

瞬变电磁法在高速公路采空区勘测中的应用

应用瞬变电磁勘探方法对青岛至兰州高速公路采空区进行勘察，介绍了瞬变电磁法野外数据采集技术，并对采空区、地层塌陷处的瞬变电磁法电阻率异常特征进行了分析和研究，查明了采空区的分布位置和埋深，取得了有价值的结论：瞬变电磁法勘察效果的好坏主要取决于装置类型及其他技术参数的选择，如根据测区电阻率、最小和最大探测深度，确定最小和最大延时；进行解释时，掌握测区可能出现的地层，找准采空区和围岩所处的电阻率范围非常重要，特别注意区分采空区与陷落柱的电阻率差异。在本勘测区，采空区表现为高阻，陷落柱表现为低阻，这已由钻探所证实。     

测氡法和瞬变电磁法在探测煤矿采空区的应用

介绍了活性炭测氡法探测采空区的基本原理。用测氡仪器测量其氡的衰变子体放射出伽马射线的强度,从而了解氡气浓度的高低,便可知采空区的位置。根据采空区的地球物理特征,利用瞬变电磁法,通过分析拟视电阻率断面图,准确地探测出了采空区的位置。以探测山西省西山煤电集团有限公司东曲矿采空区为例,来说明活性炭测氡法和瞬变电磁法在探测采空区是可行的。