井下瞬变电磁法在煤矿陷落柱探测中应用

潘三矿12318面在回采过程中发现一陷落柱,为查明其分布范围、赋水、导水情况,采用井下瞬变电磁法进行探测。基于矿井内切眼、风巷、机巷的位置,采用U型观测系统布设了三条测线。将不同方向视电阻率断面图进行对比,解释该陷落柱距风巷的垂直距离在70m左右。依据视电阻率断面图高阻值在面内延伸的形态,确定了该陷落柱的长轴方向及分布范围,并断定其无富水异常。经钻孔验证,与解释结果一致,表明瞬变电磁法应用于井下进行陷落柱探测具有较高的准确性。     

矿井瞬变电磁法在水文钻孔探测中的应用

探讨了用矿井瞬变电磁法探测采煤工作面内部和掘进巷道前方的水文钻孔的位置,对其富水性进行了定性评价,总结出水文钻孔在视电阻率断面图上的响应特征,即在顺煤层方向呈圆形异常反映,而在煤层顶、底板方向呈狭长椭圆形特征。该方法在探测隐伏含水陷落柱构造方面也有较好的应用前景。     

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。     

煤层工作面内陷落柱综合物探探查

煤层工作面内陷落柱与煤层之间具有显著的电阻率、波速和密度差异,适宜于采用无线电波透视法和震波透视CT法来探测煤层工作面内陷落柱的边界范围;陷落柱体通常裂隙发育,与围岩相比较,其富水陷落柱为相对低电阻率值范围,而不富水陷落柱则为相对高电阻率值范围,因此,可利用煤层底板三维电法来探查底板陷落柱富水性。谢桥矿13218工作面1^#陷落柱的探测表明,该陷落柱范围具有较高的电磁波吸收系数特征和相对较高的纵波波速特征;工作面底板陷落柱向下范围为相对高电阻率值特征,为不富水陷落柱。该综合物探探测结果与实际验证资料基本吻合,有效地指导了本煤层工作面开采及底板煤层工作面的开采设计与施工。     

综合物探方法在煤矿水文地质勘查中的应用

针对河南省禹州某煤矿区水文地质条件不明等问题,采用地震和瞬变电磁法相结合的方法进行勘探。为保证解释结果相互印证,在垂直于地层走向上布设了4条重合测线,并以其中的DZ03地震时间剖面和TEM03视电阻率断面图为例,依据其物理特征分别对陷落柱与断层进行了解释。结果表明,二种方法在解释异常位置、深度、形态及富水性等方面高度吻合。利用该方法解释矿区存在1个陷落柱,8条组合断层。根据断层的位置及富水区分布情况,推断F3和F5以北,富水性强且面积较大,特别在断层交汇部位岩溶水极其发育,且上下连通,另外陷落柱具有强富水性;F3以北和兴F2以西存在较大面积的中等富水区。     

瞬变电磁法在井下工作面顶板导水裂缝探测中的应用

为探测井下工作面顶板水害,以羊场湾煤矿160201工作面顶板为例,采用瞬变电磁法,通过改变探测倾角实现对风巷、机巷顶板导水裂隙带不同方向的探测,在此基础上建立工作面顶板瞬变电磁视电阻率三维数据体对各层位导水裂缝富水性进行了分析。疏放水钻孔试验结果表明瞬变电磁法可准确有效用于井下工作面顶板导水裂缝的探测。     

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。     

综合矿井物探技术在探测陷落柱中的应用

提出了探测煤矿陷落柱位置及其富水性的综合矿井物探技术:采用无线电波透视法可确定煤层内异常构造的相对位置,利用矿井瞬变电磁法可根据电阻率的变化来查明探测范围内异常构造的富水情况.重点介绍了这2种矿井物探技术在探测皖北某矿区煤层内陷落柱构造异常的应用情况,同时从理论上说明无线电波透视方法对含水构造的电性特征有明显的反映,研究了综合曲线分析法和层析成像法在资料解释中的应用,总结了"V"字型及半"V"字型综合曲线所反映的水文地质特征.     

矿井电法探测突水陷落柱在任楼煤矿的应用

井下工作面侧帮超前探测技术是矿井直流电阻率探测新技术之一。本文阐述了该技术基本探测原理及其在陷落柱突水前探测采煤工作面内部陷落柱的应用。结果表明,该技术能探测含水导水陷落柱位置及其富水性,从而预防陷落柱突水淹井事故的发生,为煤矿井下防治水起到了重要作用。      

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。     

巷道直流透视二维反演成像技术及应用

巷道直流透视技术,在煤矿工作面底板或顶板隐伏富水异常体的探查方面已有很多成功的实例,但是针对该方法的成像方法及局限性的研究较少.为了论证该方法的可靠性和局限性,从理论模型异常分析及反演成像,工程实测数据成像解释进行讨论.首先采用直流电三维有限元,模拟了工作面底板赋存单个富水陷落柱和多个富水陷落柱模型的响应.根据典型煤矿...     

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。     

矿井瞬变电磁三维观测方法与应用

依据矿井瞬变电磁超前探测理论,介绍矿井瞬变电磁法在煤矿巷道中的全空间三维观测方法,在考虑计算适用条件和计算效率的基础上,将三维空间矩形体单元进行剖分,以获得探测区域范围内的电阻率分布情况,再利用"烟圈"模型简化反演电阻率算法和空间扩散叠加技术,获得工作面顶板电阻率三维分布。通过实际探采对比,工作面顶板三维空间的低阻分布与顶板富水区具有对应关系,为工作面的顶板水探放提供了三维靶区。该方法对于回采工作面顶板的砂岩水、岩溶水及老空水超前探测具有应用价值。     

地震多属性反演预测煤层顶底板富水性

根据地震多属性反演预测煤层顶底板富水性的原理,在重点分析岩石高孔隙度变化特征及分布范围的同时,参考岩石波阻抗、视声波速度及岩石视电阻率的变化特征,在强富水区域遵照三低一高的解释原则(岩石的波阻抗减小、视速度减小、视电阻率减小、视孔隙度增大),以10煤层为例进行煤层顶底板富水性强弱的划分,同j时对陷落柱富水性进行了定性解释:1勘探区南部断层F2发育的边界部位、西部边界至井底车场、北部边界属富水性较强区域;2在陷落柱发育部位、研究区东北部边界属富水性中等区域;3研究区中部属岩石弱富水性区域。     

Voxler平台在煤矿富水性勘查中的三维可视化应用

煤矿安全是全国安全生产工作的重中之重,特别是近年来煤矿水害时有发生,我国煤矿水文地质条件较为复杂,地表水、老空水、冲积层水和顶板水等各种类型的水害俱全,无论是受水威胁的面积、类型,还是受水害威胁的严重程度,都为世界罕见。瞬变电磁法在煤矿富水性的勘探中已得到广泛应用,但对于结果的解释仍处于二维水平,往往是先在断面图上圈定异常体的范围,再根据相对的位置关系落到平面图上进行解释,因此对于异常体的空间分布描述较差,存在一定的局限性。本文结合山西某煤矿富水性勘查中瞬变电磁法的实测数据,利用Voxler平台从三维数据的整合、三维模型的建立、模型的地形校正及白化等关键点进行了研究,绘制了三维视电阻率模型,展示了异常体的空间分布形态,使成果更为直观、立体,从而更好的指导煤矿的安全生产。     

采空区含水性探测的综合电法勘探应用研究

以晋北某矿区为例,选择使用以重叠回线瞬变电磁法为主,2个AB极距的直流电阻率剖面法为辅的物探方法,开展采空区含水性探测应用研究.复合对称四极直流电阻率剖面中小的AB/2极距为40米,大极距为160米,研究中分别对对固定MN极距20米与MN/AB比值1/4进行了对比试验,并就大极距AB为320米时的不同MN视电阻率进行了对比研究,结果表明直流电剖面法受地形和MN接地电阻的影响较大,而复合对称四极电阻率剖面的视电阻率比值可以较好地减少这种干扰.实例表明瞬变电磁法在采空区含水性探测中适合全区大面积开展,在初步解释得到含水重点异常区后再进行对称四极复合电阻率剖面探测,并利用复合对称四极的视电阻率比值法确定采空区富水性,其成果会更可靠.     

三维地震及电法综合勘探在晋西北黄土区的应用

晋西北某矿井位于吕梁山黄土塬区,为年产500万t的特大型在建矿井,为查明首采区煤层赋存条件、地质构造情况、以及奥灰与主要含水层的富水性,对该区进行了三维地震及电法综合勘探。其中三维地震勘探查明了勘探区内4#、9#煤层的埋藏深度和起伏形态,解释断层18条,陷落柱4个,褶曲1条,煤层倾角大于15°的区段1处;运用瞬变电磁法结合直流电测深法查明K6、K5砂岩富水异常29处、4#、7#、9#煤顶板岩层富水异常51处,奥灰顶界面-100m富水异常18处。三维地震及电法的综合勘探,不仅解释了该区主要煤层的厚度变化趋势及基岩面和奥灰顶界面深度变化情况,还对落差大于5m断层、直径大于25m陷落柱、煤层、奥灰水以及主要含水层的富水情况、导通关系及相互间的水力联系进行了分析,其结论为解决矿井建设和开采中的地质难题,提供了可靠的地质信息。     

瞬变电磁法几种规则形体的物理模拟实验

为了解瞬变电磁法勘探在一些简单条件下的探测能力,采用物理模拟实验的方法,对不同电阻率背景中的球形异常体、高电阻背景不同形态的板状异常体以及不同深度段球形异常体的响应进行了模拟,得到了一系列感应电压归一化多测道曲线和视电阻率—时间剖面。分析认为瞬变电磁法探测高电阻背景条件下方的低阻异常体效果最佳,其探测深度大概为线框边长的2~3倍。这一结论可以为开展瞬变电磁法探测提供一些参考。     

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。     

覆盖层影响下圆锥型瞬变电磁Occam约束反演

在地表浅层瞬变电磁勘探中,覆盖层是影响瞬变电磁探测效果的重要因素之一。为了进一步验证覆盖层影响下圆锥型场源装置的探测效果,在瞬变电磁全区视电阻率理论基础上,引入地层信息约束的Occam反演方法,研究了覆盖层不同参数影响下下伏地层的电磁响应特征。研究结果表明:目标层电磁响应强度与覆盖层和目标层电阻率比值有关;当覆盖层电阻率逐渐增大时,目标层反演电阻率与实际电阻率拟合度呈现先提升后降低的趋势,临界点出现在覆盖层与下伏高阻层电阻率相等时;当覆盖层厚度增大时,下伏地层的电磁响应相应减弱,异常区电磁响应峰值出现时间提前,反演后电阻率峰值深度加深。通过加入地层信息约束,下伏地层电阻率与实际电阻率拟合度及层界面分辨率均得到有效提升。研究成果为圆锥型场源野外数据处理与解释提供理论参考。