瞬变电磁法在矿井巷道掘进前方富水性探测中的应用

介绍了矿井瞬变电磁超前探测技术的原理与方法,以淮北某煤矿井下巷道瞬变电磁探测为例,分析了瞬变电磁法在预测预报巷道前方含水体中的应用。通过后期该巷道揭露资料,验证了该方法的有效性,可以为巷道安全掘进提供可靠地质条件预测参数。     

矿井超浅层高分辨率瞬变电磁探测技术

为了减小矿井瞬变电磁探测盲区，提高探测精度，提出矿井瞬变电磁超浅层高分辨率探测技术。该技术不仅能够适用于常规的矿井地质探测，而且能够对矿井巷道顶板岩层裂隙等浅层地质体进行高分辨率探测，确保煤矿的安全高效掘进与开采。通过理论方法研究，确立了矿井浅层高分辨率瞬变电磁方法的可行性；设计硬件系统的发射电路和接收天线部分，使硬件系统能够适用于超浅层高分辨率探测；对数据采集软件以及数据校正方法进行分析计算，经过数据校正，提高了瞬变电磁浅层探测能力以及探测分辨率。通过矿井实测数据的分析与钻探验证情况的对比，说明该方法技术能够实现矿井瞬变电磁超浅层高分辨率探测目标，适用于矿井生产。      

矿井瞬变电磁采煤工作面低阻异常交集法

基于瞬变电磁法探测理论,结合井下瞬变电磁探测试验,研究井下瞬变电磁探测采煤工作面巷道的影响以及探测方法,提出矿井瞬变电磁探测采煤工作面"交集法",即在井下实际探测方面,需要在采煤工作面的两条巷道内做工作。在山西吕梁某矿对该方法进行了试验验证,结果表明,采用"交集法"探测结果比较准确,可提高探测精度,减少钻探工作量,是目前矿井瞬变电磁法探测采煤工作面较为可靠的方法,建议在煤矿中推广使用。     

矿井瞬变电磁法在含水构造探测中的应用

阐述矿井瞬变电磁法的物性前提、方法理论及基本原理。简单讲述了引发矿井水害的直接因素。为排除此类安全隐患,利用矿井瞬变电磁法对掘进巷道进行超前探测。通过实例研究论证矿井瞬变电磁法对于地质异常预报工作具有较好的应用效果,可查明矿区隐伏地质灾害,在煤矿生产过程中起到了关键性的安全指导作用。     

矿井瞬变电磁超前探测数据处理与显示技术

矿井瞬变电磁法是有效探查巷道迎头赋水性情况的矿井物探方法之一。快速处理数据和显示成图可以促进矿井瞬变电磁法在井下探查工作中发挥更大的优势。根据井下巷道迎头超前探测的工作装置和探查技术,介绍了超前探测数据处理与显示成图的操作步骤,实现了成果数据的坐标转换,生成了更加直观的与实际探测区域吻合的扇形图。     

巷道瞬变电磁超前探测波场成像技术

传统瞬变电磁技术存在体积效应,仅能确定含水异常体的方位,难以对含水异常体的边界进行精确探测。针对煤矿井下巷道掘进超前探测特点,基于瞬变电磁法波场变换方法,形成了巷道超前探测波场成像技术,并结合某矿巷道掘进超前探测工程,利用波场成像技术对超前探测数据进行处理,较为准确地确定了含水异常体的边界。结果表明,同传统数据处理结果相比,巷道瞬变电磁超前探测波场成像技术能够确定含水异常体边界,波场曲线幅值与出水位置对应较好,含水异常体边界位置同波场成像结果更为吻合。     

巷-孔瞬变电磁法在探测含导水构造中的应用

掘进迎头超前探水钻要探清楚含导水构造的空间位置比较困难。常规矿井瞬变电磁在含导水构造探测方面得到了广泛应用,但其存在巷道干扰因素较多等问题。巷-孔瞬变电磁三分量探测技术在钻孔中使接收位置更靠近异常区,降低了巷道内的电磁干扰对测量结果的影响,可针对性地对钻孔附近异常进行三维探查,具有探测精度高、对含导水构造反映敏感等优点。以某煤矿6煤西翼辅运大巷为例,利用掘进工作面超前探放水钻孔,使用巷-孔三分量瞬变电磁超前探测技术探测掘进工作面迎头前方含导水构造的范围及位置。结果表明:巷-孔瞬变电磁探测法可以探测钻孔径向30m以内的含导水地质构造的空间位置与异常大小,效果良好。     

煤矿井下瞬变电磁超前探测数值模拟研究

从回线源瞬变电磁法三维有限差分正演算法出发,与均匀半空间解析解作比较,验证了数值模拟算法的正确性。利用该正演算法分别研究了巷道、背景地层电阻率、掘进机对矿井瞬变电磁超前探测响应的影响。结果表明,背景地层电阻率越低,响应幅值越强,巷道影响越显著;掘进机距探测线框超过10m时,影响幅度明显变小;矿井瞬变电磁法的方向性具体表现为在不同的探测角度上测量的异常幅度不同。通过研究这些影响因素,对分析矿井瞬变电磁超前探测资料具有重要的借鉴作用。     

煤矿井下瞬变电磁超前探测数值模拟研究CSCD

从回线源瞬变电磁法三维有限差分正演算法出发,与均匀半空间解析解作比较,验证了数值模拟算法的正确性。利用该正演算法分别研究了巷道、背景地层电阻率、掘进机对矿井瞬变电磁超前探测响应的影响。结果表明,背景地层电阻率越低,响应幅值越强,巷道影响越显著;掘进机距探测线框超过10m时,影响幅度明显变小;矿井瞬变电磁法的方向性具体表现为在不同的探测角度上测量的异常幅度不同。通过研究这些影响因素,对分析矿井瞬变电磁超前探测资料具有重要的借鉴作用。     

基于烟圈效应的11点超前探观测系统设计

矿井瞬变电磁法因关断时间影响存在一定探测盲区,一定条件下关断时间长短取决于发射回线边长、等效面积。针对掘进巷道迎头有限空间,设计采用多匝、重叠小边长回线以满足探测深度需要。研究计算表明,40匝、2m×2m的发射回线盲区范围为20m左右,并据此首次提出了矿井瞬变电磁法测点间距选择盲区理论法。基于“烟圈效应”设计了适用于不同巷道条件下的“11点法”矿井瞬变电磁超前探观测系统。该系统随煤/岩层倾角变化而变化。通过推理计算得到了与煤/岩层倾角相关的线框布设角度公式,使该系统更具实际应用价值和指导意义。      

矿井瞬变电磁法超前探测研究

本文通过实例介绍了矿井瞬变电磁法超前探测的基本原理及井下施工技术。实际应用表明,该方法对解决巷道掘进迎头方向的水害隐患及确保巷道安全是一种快捷、有效的勘查手段,可以为煤矿地质保障系统提供重要的技术依据。     

全空间定点三维瞬变电磁探测技术研究及应用

为了使掘进巷道前方和回采工作面内部导含水构造准确定位和直观显示在成果图件中。基于原有的瞬变电磁探测技术设计定点三维超前探测技术,采用三维物理模拟技术,对煤矿中不同空间位置和形态的导含水构造进行模拟研究,分析其三维视电阻率空间分布的规律特征,结果表明:多匝小线圈具有一定的方向性,当收发线圈的法线接近模拟体时,才会产生较明显的瞬变电磁响应信号;不同位置和形态的导含水模型,其视电阻率三维空间等势面范围与其实际体积尺寸基本吻合。在平朔井工一矿19108工作面内部隐伏陷落柱的探测应用中,工作面内部的陷落柱能够在三维异常空间中准确地显示出来,为煤矿巷道掘进和工作面回采前的地质预报提供了有效的技术手段。     

瞬变电磁技术在巷道超前探测中的应用

瞬变电磁法具有测距大(150～200m)、对水敏感、定向性好等优点,能够有效探测井下掘进巷道前方隐伏含水异常体,为矿井生产提供地质保障。在勘探实例中,根据井下巷道环境条件和技术要求,消除金属体及非测量电源等干扰因素,并采用偶极装置方式,选择2种规格的发射线圈(2m×2m及1m×1m),在探测巷道距离足够大的情况下,较成功地圈定了老窑采空区及陷落柱的位置、范围、富水性等地质信息,为矿井防治水害提供了依据。     

矿井瞬变电磁法在探查迎头前方构造中的应用

为探察矿井巷道掘进中的未知构造,防止瓦斯突出或突水事件,基于矿井瞬变电磁法全空间"烟圈效应"理论,根据巷道迎头周围空间有限和金属设施干扰大等探查环境,选择矿井瞬变电磁法进行超前探查巷道迎头前方地质构造,介绍了工作装置、探查技术及探查结果图形显示技术.实际应用表明,探查结果与巷道实际揭露情况基本吻合.     

井中瞬变电磁法在煤矿独头巷道超前探测中的应用研究

利用瞬变电磁法在煤矿井下独头巷道开展了超前探测含水构造的试验研究.结果表明,井中瞬变电磁法具有定向性(方位性)好、探测距离大等突出优点,是矿井超前探测含水构造的有效方法.     

矿井瞬变电磁法探测非煤巷道岩层不整合界面

西部某煤矿处于大巷开拓阶段,巷道掘进过程中揭露寒武系地层有多处出水点,造成巷道底板大量积水。为保证巷道掘进施工安全,防止水害事故发生,采用矿井瞬变电磁法扇形探测技术对掘进工作面前方水文地质情况进行探查。对探测数据进行处理分析后,运用标准差标准化方法对深度校正后的视电阻率值进一步分析,处理结果表明巷道掘进前方存在低阻异常。标准化处理以后,岩层界面反映更为明显。根据物探成果,制定钻探方案,并对揭露的裂隙发育、导水区段等进行帷幕注浆堵截。综合钻探成果及掘进通过后现场查勘情况,异常区域存在岩层不整合剥蚀面。     

瞬变电磁法在探测工作面顶板赋水性中的应用

瞬变电磁方法对地下水反应敏感,而矿井瞬变电磁法具备距离目标体近,分辨率高的特点。为此使用加拿大产PROTEM47瞬变电磁系统,采用共面偶极方式布置线圈,对枣庄新安煤矿3上201工作面顶板赋水性进行了探查,指出顶板以上至70m高度的范围内(510～630m段),顶板含水裂隙发育,巷道顶部存在富水异常区,并得到了钻孔放水施工验证,为工作面安全回采提供了可靠的技术支持。井下疏放水和工作面回采资料表明,瞬变电磁法探测工作面顶板赋水性具有较高的准确性。     

瞬变电磁法超小线圈并联式发射回线设计实验

针对浅层或矿井瞬变电磁法探测中发射系统电源电压有限使发射磁矩受限,而发射回线的寄生电感导致电流关断时间过长的问题,设计了瞬变电磁法超小线圈并联式发射回线,通过线圈的并联来增大发射磁矩,再通过外加电阻等方式减小关断时间。从理论上对常规发射线圈与并联式发射线圈建立了等效电路模型进行分析,并对并联式发射线圈与常规发射线圈进行了实验对比测试。结果表明：并联式发射线圈能有效增大发射磁矩,进而减小关断时间。本设计对减少浅层或矿井瞬变电磁法勘探盲区、加大勘探深度具有指导意义。     

封闭不良钻孔矿井瞬变电磁法超前精细探测研究

封闭不良钻孔不同程度地连通含水层,形成隐蔽性较强的导水通道,对巷道掘进和工作面回采构成水害威胁。基于全空间瞬变电磁理论,构建掘进工作面前方封闭不良钻孔三维地质?地球物理模型,模拟研究封闭不良钻孔影响区模型的全空间瞬变电磁场响应特征,进而探讨矿井瞬变电磁法用于封闭不良钻孔超前探测的有效性。数值模拟结果表明,封闭不良钻孔附近含水体在感应电动势多测道图上表现为幅值增强,异常特征明显。结合宁夏双马煤矿I0104₁08工作面运输巷掘进工作面前方封闭不良钻孔超前探测工程开展应用研究,探测结果显示,在钻孔位置的煤层顶板出现局部低阻,表明该钻孔具有一定的导水性,引起顶板局部相对富水性增强。研究结果表明,封闭不良钻孔导致的局部富水性增强可以引起典型且易于识别的瞬变电磁场响应。采用矿井瞬变电磁法进行超前探测,并结合精细化处理解释可以有效查明钻孔附近岩层的相对富水特征,进而对封闭不良钻孔的导水性进行评价,为封闭不良钻孔的治理提供依据,保障矿井安全生产。      

矿井瞬变电磁法探测井下工作面顶、底板的含水构造

将地面瞬变电磁法应用于煤矿井下，探测矿井下采煤工作面顶、底板的含水构造。对矿井瞬变电磁法的基础理论进行了分析，对矿井瞬变电磁法探测工作面顶、底板的含水构造应用技术进行了系统研究。