工程勘探瞬变电磁仪关键技术研究

瞬变电磁勘探法是工程勘探领域里新兴的一种很有前途的测量方法。但是作为一种重要探测工具,瞬变电磁仪的许多关键技术还没有解决,限制了瞬变电磁勘探法在工程勘探领域的应用。本文研究了瞬变电磁仪的硬件和软件设计中的关键技术,并提出了程控接收天线法和早期信号检测法等。      

我国瞬变电磁法应用综述

总结了瞬变电磁法勘探在各个行业的应用情况,为瞬变电磁法开辟新的应用领域提供参考。     

TEM一维反演技术在老窑水勘查中的应用

近年来,瞬变电磁法已成为煤矿水文地质勘查方面首选的物探手段,但受勘探精度所限,在以巷采方式为主的老窑积水勘查中应用较少。利用瞬变电磁法多年来所取得的探测经验,通过对OCCAM反演技术进行深入研究,应用该反演方法对探测资料进行解释,在宁夏盐池某煤矿成功探测了老窑积水的位置及分布范围,并得到了后期钻探验证,勘查成果为矿井防水系统的设立和综合防治水体系的构建提供有力的依据和基础资料。采用瞬变电磁法探测以巷采方式为主的老窑积水,选取有效的反演方法予以解释,可以在浅、中埋深地区取得较好的勘探效果。      

澳大利亚的过渡场法

大多数电磁系统在频域工作,连续发射一个固定频率,最近发展的瞬变电磁法系统在时域工作,发射脉冲,并在脉冲间隔期间,记录产生的任何二次场瞬变衰减,因此,对电磁法勘探来说,瞬变电磁法(TEM)的优点大大地超过了固定频率系统.在澳大利亚的不同地区进行了瞬变电磁法试验性勘探,以对该方法进行评价.该试验性勘探是在澳大利亚北部领土的鲁姆丛林、马丽河和特南特河地区进行的.总的说来,瞬变电磁法的观测结果与其它电磁法的观测结果是一致的,并与地质观测结果有良好的相关性,在澳大利亚导电盖层条件下,该方法本身在理论方面的优点是值得注意的,而野外试验结果也证明了这些优点.可以断定,TEM装置可用于地形条件或高导电表层条件严格地限制了其它物探方法效果的那些地区.应用边长100～150米大的回线,使得能够进行大面积的快速勘探,同时,也证明了用小回线可以准确地圈定异常.应用不同尺寸的回线和回线交迭有助于定量解释.总之,电磁法在澳大利亚获得了不同程度的成功.通     

高温超导磁强计研制及在瞬变电磁法中的应用

高温超导磁强计具有直接测量磁场、低噪声、高灵敏度、动态范围大、频带宽低频响应好的特点,可以取代感应线圈作瞬变电磁法的接收传感器。在理论上,高温超导磁强计应用在瞬变电磁法中具有优势。以高温超导磁强计作收传感器和以感应线圈作收传感器,在瞬变电磁法上进行了大量的野外对比试验,结果表明:把高温超导磁强计应用于瞬变电磁法(TEM)勘探上,能够加大勘探深度。     

鬃变电磁场信号在地下的扩散及地面上的时域响应特性

瞬变电磁测深是近年来发展较快的电磁勘探方法，是实现精确勘探的一个突破点，本文应用时域有限差分算法分析了瞬变场在二维地电模型情况下低阻体对“烟圈”的吸收现象、瞬变场的滞后现象，对进一步的时频分析和高维反演提供了正演基础。     

综合物探解决黄土区煤田复杂地质问题

山西某矿位于构造堆积盆地，属黄土匠陵地貌，区内被第四系黄土覆盖，为解决该矿地质构造及水文地质问题，采用三维地震勘探与瞬变电磁法、直流电测深法相结合的勘探方案。利用三维地震勘探解决目的层赋存形态及其地质构造问题，再利用瞬变电磁法进行平面控制，以使平面及深度解释误差达到勘探要求；应用直流电测深法及瞬变电磁进行勘探，在正反演解释的基础上对其资料综合分析、对比，并结合三维地震资料，确定地质构造的富水及导水性。     

基于两层含水采空区瞬变电磁场数值模拟的拟地震偏移成像

瞬变电磁法是探测煤田采空区的一种有效方法。瞬变电磁拟地震处理解释方法研究日渐成为电磁勘探领域的热点并且取得了突破性进展,所以可以把瞬变电磁拟地震处理解释运用到煤田采空区的探测中来提高勘探精度。文中在瞬变电磁三维时域有限差分数值模拟两层含水采空区模型的基础上,运用预条件正则化共轭梯度算法实现了瞬变电磁扩散场到虚拟波场的稳定转化,并对虚拟波场进行了脉冲压缩处理;最后通过克希霍夫积分解,对虚拟波场进行延拓成像,实现了两层含水采空区模型的三维解释。     

瞬变电磁法在玄武岩下找矿的应用

应用瞬变电磁法,根据不同地层电阻率不同来确定含煤地层,以达到找煤目的。通过工程典型实例证实,瞬变电磁法在玄武岩盖层下探测找煤的方法效果显著。说明瞬变电磁法在玄武岩覆盖区勘探是一种有效方法。     

瞬变电磁场信号在地下的扩散及地面上的时域响应特性

瞬变电磁测深是近年来发展较快的电磁勘探方法,是实现精确勘探的一个突破点。本文应用时域有限差分算法分析了瞬变场在二维地电模型情况下低阻体对"烟圈"的吸收现象、瞬变场的滞后现象,对进一步的时频分析和高维反演提供了正演基础。      

吴堡矿区首采地段水文地质特征及矿床充水条件分析

从鄂尔多斯盆地东部地下水类型、含水岩组等区域水文地质条件入手,对陕北石炭二叠纪煤田吴堡矿区首期开采地段水文地质条件进行了分析。分析表明,区内第四系松散层含水层在首采区虽然分别较广,但水量相对较小,正常情况下与其下含水层贯通的可能性较小,对于煤矿开采影响较小;基岩风化裂隙潜水、太原组灰岩溶隙裂隙及砂岩裂隙承压水及奥陶系灰岩岩溶承压水是煤矿开采中最为主要的突水类型。从矿坑充水水源、充水通道和充水强度角度对首期开采地段进行了矿床充水因素的研究。研究认为,矿井充水水源为煤层顶底板砂岩裂隙水、灰岩裂隙溶隙承压水及奥陶系岩溶承压水;充水通道主要是煤层开采后顶板形成的冒落带和导水裂隙带以及底板受其承压水的影响而产生的破坏带。建议在矿井设计前对首采地段进行三维地震勘探,进一步查明区内断层性质、规模和易发生矿井涌水的部位,为建井设计、矿坑底板的突水和防治提供依据。     

府谷矿区矿井涌水实例及突水因素分析

在分析矿区地质及水文地质条件的基础上,以冯家塔煤矿1201工作面为例,论述了府谷矿区矿井突水因素,认为大气降水、岩溶水和地表水是矿井充水的主要水源,断层、采煤形成的裂隙带是矿井充水的通道,小煤矿采空区是未来煤矿安全生产的重大隐患。运用突水系数和水文地质实验法,对矿区的突水危险区域进行了评价,指出井田西北部突水系数大于0.6,可能存在突水危险;清水川地堑断裂带内富水性及导水性弱,对煤层开采不会造成威胁。最后提出了加强矿井水文地质勘查、做好矿井涌水量观测等矿井防治水建议。     

锦界煤矿水文地质特征与矿井充水危险性预测

矿井充水危险性预测是矿井水害防治的重要工作。通过锦界煤矿矿井水文地质特征的研究,总结了煤矿地下含(隔)水层的发育特征及其与煤层的4种空间组合关系。分析得出矿井的主要充水水源为直罗组风化基岩裂隙含水层,充水通道为煤层采后所产生的导水裂隙带,计算并实际验证了导水裂隙带发育高度。依据采动条件下隔水层隔水性的判据,预测圈定了3-1煤层采后地表松散沙层与风化基岩含水层遭受破坏有可能发生充水的危险地段及充水危险性。      

峰峰梧桐庄矿充水因素分析

梧桐庄煤矿2001年投产，年产量约150万t。目前矿井平均排水量为540m^3／h，且矿井水的矿化度超过5．0g／L。通过对梧桐庄矿水文地质条件、水质特征等因素的分析，认为梧桐庄矿开采2号煤层的矿井充水因素为奥灰水，充水通道主要为陷落柱及导水裂隙，为矿井防治水提供了参考依据。     

合山煤田矿井水害防治措施探讨

合山煤田是典型的岩溶充水矿床．矿井开采水害严重。煤层的直接顶、底板为碳酸盐岩类,岩溶极为发育,为矿井的直接充水含水层;煤层底部的茅口组为强岩溶含水层,与煤系地层的联系密切,为间接充水含水层;位于煤田两侧的红河水是矿井充水最主要的补给水源。断裂、节理和破碎带等通道是矿井充水的主要通道。通过分析井下突水点的发育特征,认为强岩溶导水带是矿井突水的关键部位,防治矿井水害的重点是切断岩溶导水带,对强导水带进行封堵,防止红水河的侧向补给,对四煤底板灰岩进行加固。总结出地面防治的主要方法为帷幕式、截堵式、堵水点式和地面铺盖式。对井下防治水,提出了有疑必探,先探后掘,设置防水闸门、防水墙,实行分层、分区开采,加强井下排水等防治措施。     

张村井田水文地质特征及充水因素分析

通过对张村井田的水文地质条件、含隔水层特征、地下水动态及含水层间的水力联系等因素的分析,认为矿井开采二1煤的最大隐患是底板突水,其次断层导水也是不可忽视的重要因素,为矿开采水害防治提供了参考资料和决策依据.     

长河煤矿充水因素分析及防治水措施

长河煤矿为地质构造中等复杂区，其矿区地质及水文地质条件表明，地表水、直接充水含水层煤系砂岩裂隙水、老窑水、构造断裂带水都可构成该矿井开采的充水因素，且其涌水量大小与大气降水关系密切。针对矿井开采的具体情况提出了一系列的防治措施，并取得了良好的效果，对煤矿水害的防治有一定的指导意义。     

榆神矿区煤矿防治水的几点思考

为了科学解释榆神矿区矿井涌水量较大的涌（突）水事件,为煤矿防治水奠定基础,分析了近年来区内发生的突水事件及矿井较大涌水情况,提出矿井较大涌水形成机理、红土层水文地质性质、矿井涌水量预测的准确性等疑问,阐述了突破“井田”范围,从区域上研究地下水系统和突水水源,关注延安组、直罗组、安定组、洛河组等砂岩弱富水含水层,从导水裂隙带中寻找突水水源,科学评价各岩（土）层的水文地质条件,采动岩层（含水层）渗透性演化以及探索矿井水害源头预防和区域治理思路等几点思考,提出应该从区域上认识水文地质条件及对煤矿涌（突）水的“贡献”,揭示矿井较大涌水形成机理,进一步加强水文地质补充勘探,准确识别含水层、隔水层及其空间赋存关系,探测大采高、大采面环境下导水裂隙带发育规律,并提出从区域上识别地下水强径流带和局部富水区的基础上,制定矿井水害防控措施的思路,为榆神矿区煤矿水害防治提供借鉴和帮助。      

21181综放工作面突水分析与治理

通过对21181综放工作面的突水特征与突水水质检测资料的分析,以及开采导水裂隙带高度的计算,得出了工作面突水原因——采煤后形成的导水裂隙带已波及到了上覆侏罗系上统巨厚砾岩含水层,通过运用合理的防治方案．为今后综放工作面预防水害打下了基础。     

太原西峪煤矿9号煤层带压开采危安区的划分

西峪煤矿位于太原西山岩水系统的晋祠岩溶水亚系统内的非主径流带上，由于本矿区9号煤层除最南端有小部分9号煤层底板高于水头外，其余全部处于水头之下，因此，奥陶系灰岩水已严重地威胁着9号煤层的安全开采，特别是在底板隔水岩柱薄弱地带或断裂陷落柱构造破碎带，已存在着岩溶水突破隔水岩柱溃入矿坑的危险性，本文着重研究并划分了矿区9号煤层带压开采的安全区与危险区，目的是为煤矿带压开采提矿坑的危险性，本文着重研究并划分了矿区的9号煤层带压开采的安全区与危险区，目的是为煤矿带压开采提供宝贵的资料。