礦井瞬變電磁法探測(cè)技

1、礦井瞬變電磁法探測(cè)技術(shù) 1 提綱 一、研究礦井瞬變電磁法的背景 二、礦井瞬變電磁法原理 三、礦井瞬變電磁法特點(diǎn) 四、礦井瞬變電磁法的具體應(yīng)用 五、問題分析 礦井瞬變電磁法探測(cè)技術(shù) 2 一、研究背景 20062006年有關(guān)煤礦透水事故總計(jì)年有關(guān)煤礦透水事故總計(jì)3636起，起，死亡死亡256256人人，死亡超過，死亡超過1010 人的特大透水事故人的特大透水事故5 5起，在查明透水原因的透水事故中，透水點(diǎn)大起，在查明透水原因的透水事故中，透水點(diǎn)大 多發(fā)生于巷道掘進(jìn)工作面多發(fā)生于巷道掘進(jìn)工作面。 20072007年有關(guān)煤礦透水事故總計(jì)年有關(guān)煤礦透水事故總計(jì)3030起，起，死亡死亡348348人人，死

2、亡超過，死亡超過1010 人的特大透水事故人的特大透水事故6 6起，大部分透水事故亦發(fā)生于巷道掘進(jìn)工作面，起，大部分透水事故亦發(fā)生于巷道掘進(jìn)工作面， 其中其中3 3月月1010日重慶永川縣紅爐鎮(zhèn)金源煤礦與日重慶永川縣紅爐鎮(zhèn)金源煤礦與7 7月月2626日山西呂梁地區(qū)孝日山西呂梁地區(qū)孝 義市慶平煤礦透水事故恰發(fā)生在義市慶平煤礦透水事故恰發(fā)生在探水作業(yè)探水作業(yè)期間，金源煤礦透水事故期間，金源煤礦透水事故 造成造成4 4人死亡，人死亡，1 1人下落不明，慶平煤礦造成人下落不明，慶平煤礦造成8 8人被困。人被困。 2008年年彭水縣蘆塘煤礦發(fā)生透水事故。造成彭水縣蘆塘煤礦發(fā)生透水事故。造成7 7人人死亡

3、死亡, ,兩人下兩人下 落不明落不明 。 煤礦水害約占煤礦安全事故總數(shù)的煤礦水害約占煤礦安全事故總數(shù)的1/31/3。 國家煤礦安全監(jiān)察局在認(rèn)真總結(jié)各方面教訓(xùn)、歸納提煉各地成國家煤礦安全監(jiān)察局在認(rèn)真總結(jié)各方面教訓(xùn)、歸納提煉各地成 功經(jīng)驗(yàn)、組織專家廣泛論證基礎(chǔ)上，提出了煤礦水害防治功經(jīng)驗(yàn)、組織專家廣泛論證基礎(chǔ)上，提出了煤礦水害防治“預(yù)測(cè)預(yù)預(yù)測(cè)預(yù) 報(bào)，有疑必探，先探后掘，先治后采報(bào)，有疑必探，先探后掘，先治后采”的十六字原則。目前礦井防的十六字原則。目前礦井防 治水技術(shù)已列入國家科技支撐計(jì)劃，進(jìn)行重點(diǎn)科技攻關(guān)。治水技術(shù)已列入國家科技支撐計(jì)劃，進(jìn)行重點(diǎn)科技攻關(guān)。 礦井瞬變電磁法探測(cè)技術(shù) 3 一、研究背

4、景 根據(jù)煤炭安全規(guī)程，掘進(jìn)工作面遇到下列情況之一時(shí)， 必須確定探水線進(jìn)行探水： 接近水淹或可能積水的井巷、老空或相鄰煤礦時(shí)；接近水淹或可能積水的井巷、老空或相鄰煤礦時(shí)； 接近含水層、導(dǎo)水?dāng)鄬?、溶洞和?dǎo)水陷落柱時(shí)；接近含水層、導(dǎo)水?dāng)鄬?、溶洞和?dǎo)水陷落柱時(shí)； 打開隔離煤柱放水時(shí)；打開隔離煤柱放水時(shí)； 接近可能與河流、湖泊、水庫、蓄水池、水井等相通的斷層破碎帶接近可能與河流、湖泊、水庫、蓄水池、水井等相通的斷層破碎帶 時(shí)；時(shí)； 接近有出水可能的鉆孔時(shí)；接近有出水可能的鉆孔時(shí)； 接近有水的灌漿區(qū)時(shí)；接近有水的灌漿區(qū)時(shí)； 接近其他可能突水區(qū)時(shí)接近其他可能突水區(qū)時(shí) 礦井瞬變電磁法探測(cè)技術(shù) 4 一、研究背景

5、 目前探水技術(shù) 鉆探（接觸式） 物探（非觸式） 礦井直流電法、礦井瞬變電磁法、礦井直流電法、礦井瞬變電磁法、 彈性波法彈性波法 鉆探鉆探 礦井瞬變電磁法探測(cè)技術(shù) 5 中國礦業(yè)大學(xué) 重疊小回線重疊小回線 一、研究背景 PROTEM-47 偶極偶極- -偶極偶極 長安大學(xué)（李貅、武軍杰李貅、武軍杰 2005、2006） 隧道超前探測(cè)隧道超前探測(cè) 探頭屏蔽、隧道背景校正探頭屏蔽、隧道背景校正 西南交通大學(xué)（代剛代剛 2006） Ansys 模擬含巷道空間的瞬變電磁場(chǎng)模擬含巷道空間的瞬變電磁場(chǎng) 煤科總院西安分院 直流電法超前探直流電法超前探 應(yīng)用 礦井瞬變電磁法探測(cè)技術(shù) 6 1 基本原理 在導(dǎo)電率為在

6、導(dǎo)電率為、導(dǎo)磁率為、導(dǎo)磁率為的均勻各向同性大地表面敷設(shè)面積為的均勻各向同性大地表面敷設(shè)面積為S的矩的矩 形發(fā)射回線，在回線中供以形發(fā)射回線，在回線中供以階躍脈沖電流階躍脈沖電流 （1） 在電流斷開之前（時(shí)），發(fā)射電流在回線周圍與大地空間中建立起一在電流斷開之前（時(shí)），發(fā)射電流在回線周圍與大地空間中建立起一 個(gè)個(gè)穩(wěn)定的磁場(chǎng)穩(wěn)定的磁場(chǎng)，如下圖所示。，如下圖所示。 二、礦井瞬變電磁法原理 00 0 )( t tI tI 00 0 )( t tI tI 礦井瞬變電磁法探測(cè)技術(shù) 7 1 基本原理 二、礦井瞬變電磁法原理 Tx t0 z x 圖 矩形框磁力線 礦井瞬變電磁法探測(cè)技術(shù) 8 1 基本原理 二、

7、礦井瞬變電磁法原理 在t=0時(shí)刻，將電流突然斷開，由該電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)也立即消失。一次磁 場(chǎng)的這一劇烈變化通過空氣和地下導(dǎo)電介質(zhì)傳至回線周圍的大地中，并在大 地中激發(fā)出感應(yīng)電流以維持發(fā)射電流斷開之前存在的磁場(chǎng)，使空間的磁場(chǎng)不 會(huì)即刻消失。 由于介質(zhì)的歐姆損耗，這一感應(yīng)電流將迅速衰減，由它產(chǎn)生的磁場(chǎng)也隨 之迅速衰減，這種迅速衰減的磁場(chǎng)又在其周圍的地下介質(zhì)中感應(yīng)出新的強(qiáng)度 更弱的渦流。這一過程繼續(xù)下去，直至大地的歐姆損耗將磁場(chǎng)能量消耗完畢 為止。這便是大地中的瞬變電磁過程，伴隨這一過程存在的電磁場(chǎng)便是大地 的瞬變電磁場(chǎng)。 礦井瞬變電磁法探測(cè)技術(shù) 9 1 基本原理 二、礦井瞬變電磁法應(yīng)用 應(yīng)該指出，當(dāng)

8、一次電流斷開時(shí)，一次磁場(chǎng)的劇烈變化首先傳播到發(fā)射 回線周圍地表各點(diǎn)，因此，最初激發(fā)的感應(yīng)電流局限于地表。地表各處感 應(yīng)電流的分布也是不均勻的，在緊靠發(fā)射回線一次磁場(chǎng)最強(qiáng)的地表處感應(yīng) 電流最強(qiáng)。隨著時(shí)間的推移，地下的感應(yīng)電流便逐漸向下、向外擴(kuò)散，其 強(qiáng)度逐漸減弱，分布趨于均勻。 任一時(shí)刻地下渦旋感應(yīng)電流在地表產(chǎn)生的磁場(chǎng)可以等效為一個(gè)水平環(huán) 狀線電流的磁場(chǎng)。等效電流環(huán)很象從發(fā)射回線中“吹”出來的一系列“煙 圈”，因此，人們將地下渦旋電流向下、向外擴(kuò)散的過程形象地稱為“煙 圈效應(yīng)” 。 礦井瞬變電磁法探測(cè)技術(shù) 10 1 基本原理 二、礦井瞬變電磁法原理 從“煙圈效應(yīng)”的觀點(diǎn)看，早期瞬 變電磁場(chǎng)是由近

9、地表的感應(yīng)電流產(chǎn)生的， 反映淺部電性分布；晚期瞬變電磁場(chǎng)主 要是由深部的感應(yīng)電流產(chǎn)生的，反映深 部的電性分布。因此，觀測(cè)和研究大地 瞬變電磁場(chǎng)隨時(shí)間的變化規(guī)律，可以探 測(cè)大地電位的垂向變化，這便是瞬變電 磁測(cè)深的原理。 電 導(dǎo) 率 =0.1S/m T 發(fā) 射 回 線 均 勻 半 空 間 煙 圈 圖 瞬變電磁場(chǎng)煙圈 礦井瞬變電磁法探測(cè)技術(shù) 11 1 基本原理 瞬變電磁法也稱時(shí)間域電磁法瞬變電磁法也稱時(shí)間域電磁法(Time domain electromagnetic methods)，簡，簡 稱稱TEM，它是利用，它是利用不接地回線不接地回線或或接地線源接地線源向地下發(fā)射向地下發(fā)射一次脈沖磁場(chǎng)一

10、次脈沖磁場(chǎng)，在一次脈，在一次脈 沖磁場(chǎng)間歇期間，利用線圈或接地電極觀測(cè)沖磁場(chǎng)間歇期間，利用線圈或接地電極觀測(cè)二次渦流場(chǎng)二次渦流場(chǎng)的方法。簡單地說，瞬的方法。簡單地說，瞬 變電磁法的基本原理就是變電磁法的基本原理就是電磁感應(yīng)定律電磁感應(yīng)定律。 二、礦井瞬變電磁法原理 礦井瞬變電磁法探測(cè)技術(shù) 12 2 應(yīng)用 根據(jù)瞬變電磁法對(duì)低阻體反應(yīng)敏感的特點(diǎn)，將其用于煤礦井下水文根據(jù)瞬變電磁法對(duì)低阻體反應(yīng)敏感的特點(diǎn)，將其用于煤礦井下水文 勘查還是近幾年的事情勘查還是近幾年的事情 。瞬變電磁法是一種極具發(fā)展前景的方法，可查。瞬變電磁法是一種極具發(fā)展前景的方法，可查 明含水地質(zhì)如明含水地質(zhì)如巖溶洞穴與通道、煤礦采空

11、區(qū)、深部不規(guī)則水體巖溶洞穴與通道、煤礦采空區(qū)、深部不規(guī)則水體等。等。 二、礦井瞬變電磁法原理 礦井瞬變電磁法探測(cè)技術(shù) 13 由于礦井瞬變電磁勘探在井下巷道中進(jìn)行，采用非接觸式、多匝數(shù)、小回線由于礦井瞬變電磁勘探在井下巷道中進(jìn)行，采用非接觸式、多匝數(shù)、小回線 工作裝置進(jìn)行探查，井下噪聲、資料處理和解釋方法與地面瞬變電磁法和礦井直工作裝置進(jìn)行探查，井下噪聲、資料處理和解釋方法與地面瞬變電磁法和礦井直 流電法勘探不同，因此，礦井瞬變電磁法勘探主要有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：流電法勘探不同，因此，礦井瞬變電磁法勘探主要有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)： 三、礦井瞬變電磁法特點(diǎn) 礦井瞬變電磁法探測(cè)技術(shù) 14 采用邊長小于

12、采用邊長小于3m的多匝數(shù)、小回線工作裝置。因此，與地面的多匝數(shù)、小回線工作裝置。因此，與地面 瞬變電磁法勘探比瞬變電磁法勘探比 較具有數(shù)據(jù)采集較具有數(shù)據(jù)采集速度快速度快、工作裝備、工作裝備輕便輕便、工作、工作效率高效率高，成本低成本低等優(yōu)點(diǎn)；等優(yōu)點(diǎn)； 由于采用小回線裝置測(cè)量，點(diǎn)距更密（一般為由于采用小回線裝置測(cè)量，點(diǎn)距更密（一般為210m）體積效應(yīng)小體積效應(yīng)小，勘探，勘探分辨分辨 率高率高； 由于小線框使用探測(cè)距離變小，要增加探測(cè)探度則需要改變與探測(cè)深度有關(guān)的由于小線框使用探測(cè)距離變小，要增加探測(cè)探度則需要改變與探測(cè)深度有關(guān)的 影響因素（線圈匝數(shù)增加）；影響因素（線圈匝數(shù)增加）； 三、礦井瞬變

13、電磁法特點(diǎn) 礦井瞬變電磁法探測(cè)技術(shù) 15 多匝數(shù)的發(fā)射天線裝置將有較強(qiáng)的自感和互感現(xiàn)象，使探測(cè)多匝數(shù)的發(fā)射天線裝置將有較強(qiáng)的自感和互感現(xiàn)象，使探測(cè)盲區(qū)盲區(qū)增大；增大； 井下工作裝置距離異常體更近，且為全空間響應(yīng)，實(shí)際測(cè)井下工作裝置距離異常體更近，且為全空間響應(yīng)，實(shí)際測(cè) 量結(jié)果表明，井下測(cè)量結(jié)果表明，井下測(cè) 量信號(hào)的強(qiáng)度比地面同樣有效面積的量信號(hào)的強(qiáng)度比地面同樣有效面積的 相同工作裝置信號(hào)強(qiáng)相同工作裝置信號(hào)強(qiáng)10100倍，具有倍，具有高信高信 噪比噪比； 相對(duì)于其它礦井物探方法無法施工的巷道（巷道長度有限或巷道掘進(jìn)迎頭超前相對(duì)于其它礦井物探方法無法施工的巷道（巷道長度有限或巷道掘進(jìn)迎頭超前 探查

14、等），可采用工作裝置小、輕便的礦井瞬變電磁法探查探查等），可采用工作裝置小、輕便的礦井瞬變電磁法探查 三、礦井瞬變電磁法特點(diǎn) 礦井瞬變電磁法探測(cè)技術(shù) 16 礦井瞬變電磁法可采用全空間探測(cè)技術(shù)：礦井瞬變電磁法可采用全空間探測(cè)技術(shù)： 地面瞬變電磁法勘探一般只能將回線鋪設(shè)地面測(cè)量，而井下瞬變電磁法可以地面瞬變電磁法勘探一般只能將回線鋪設(shè)地面測(cè)量，而井下瞬變電磁法可以 根據(jù)探查目標(biāo)體相對(duì)巷道位置不同來布置工作裝置，如探查巷道底板下含水異常根據(jù)探查目標(biāo)體相對(duì)巷道位置不同來布置工作裝置，如探查巷道底板下含水異常 體垂向和橫向發(fā)育規(guī)律，可將回線布置在巷道底板上進(jìn)行探查體垂向和橫向發(fā)育規(guī)律，可將回線布置在巷道

15、底板上進(jìn)行探查; 也可將工作裝置也可將工作裝置 直立于巷道內(nèi)，當(dāng)回線面平行巷道掘進(jìn)前方，可進(jìn)行掘進(jìn)巷道前方含水構(gòu)造的超直立于巷道內(nèi)，當(dāng)回線面平行巷道掘進(jìn)前方，可進(jìn)行掘進(jìn)巷道前方含水構(gòu)造的超 前探查；當(dāng)回線面平行于巷道側(cè)幫，可探查工作面頂?shù)装搴妥璁惓ｓw的發(fā)育前探查；當(dāng)回線面平行于巷道側(cè)幫，可探查工作面頂?shù)装搴妥璁惓ｓw的發(fā)育 規(guī)律規(guī)律 三、礦井瞬變電磁法特點(diǎn) 礦井瞬變電磁法探測(cè)技術(shù) 17 礦井瞬變電磁法探測(cè)受巷道空間內(nèi)金屬體影響較大：礦井瞬變電磁法探測(cè)受巷道空間內(nèi)金屬體影響較大： 1） 巷道空間內(nèi)各種金屬體的瞬變電磁響應(yīng)特征不同；巷道空間內(nèi)各種金屬體的瞬變電磁響應(yīng)特征不同； 2） 金屬體（

16、工字鋼、鐵軌和金屬錨網(wǎng)）對(duì)瞬變電磁場(chǎng)分布的影響規(guī)律及校正金屬體（工字鋼、鐵軌和金屬錨網(wǎng)）對(duì)瞬變電磁場(chǎng)分布的影響規(guī)律及校正 方法；方法； 三、礦井瞬變電磁法特點(diǎn) 礦井瞬變電磁法探測(cè)技術(shù) 18 四、礦井瞬變電磁法應(yīng)用 1）井下進(jìn)行探水實(shí)驗(yàn)研究；）井下進(jìn)行探水實(shí)驗(yàn)研究； 2）形成了較為完善的礦井瞬變電磁技術(shù)體系，并逐步在煤礦上推廣使用；）形成了較為完善的礦井瞬變電磁技術(shù)體系，并逐步在煤礦上推廣使用； 3）目前，皖北、淮北、淮南、徐州、永煤、兗）目前，皖北、淮北、淮南、徐州、永煤、兗 州、新汶、潞安、峰峰、金牛州、新汶、潞安、峰峰、金牛 等礦務(wù)集團(tuán)的等礦務(wù)集團(tuán)的 80%以上的礦井在采用礦井瞬變電磁法進(jìn)

17、行煤礦防治水探測(cè)工作；以上的礦井在采用礦井瞬變電磁法進(jìn)行煤礦防治水探測(cè)工作； 礦井瞬變電磁法探測(cè)技術(shù) 19 四、礦井瞬變電磁法應(yīng)用 以超前探測(cè)為例：以超前探測(cè)為例： 礦井瞬變電磁法進(jìn)行超前探時(shí)，要求掘進(jìn)巷道掘進(jìn)礦井瞬變電磁法進(jìn)行超前探時(shí)，要求掘進(jìn)巷道掘進(jìn)迎頭斷面整齊迎頭斷面整齊，巷道空間，巷道空間 高度大于高度大于2米，距離巷道迎頭米，距離巷道迎頭5米范圍內(nèi)沒有較大的金屬體（如掘進(jìn)機(jī)械等），米范圍內(nèi)沒有較大的金屬體（如掘進(jìn)機(jī)械等）， 以減少其對(duì)瞬變電磁場(chǎng)的影響。以減少其對(duì)瞬變電磁場(chǎng)的影響。 利用礦井瞬變電磁法超前探測(cè)，每次的施工時(shí)間約利用礦井瞬變電磁法超前探測(cè)，每次的施工時(shí)間約40分鐘，一般分

18、鐘，一般3天天內(nèi)能夠內(nèi)能夠 提供初步的探測(cè)成果。因此，可利用工人換班時(shí)間進(jìn)行工作，不影響巷道掘進(jìn)提供初步的探測(cè)成果。因此，可利用工人換班時(shí)間進(jìn)行工作，不影響巷道掘進(jìn) 工作的正常進(jìn)行。工作的正常進(jìn)行。 礦井瞬變電磁法探測(cè)技術(shù) 20 四、礦井瞬變電磁法應(yīng)用 礦井瞬變電磁法探測(cè)技術(shù) 21 四、礦井瞬變電磁法應(yīng)用 礦井瞬變電磁法探測(cè)技術(shù) 22 四、礦井瞬變電磁法應(yīng)用 1 工作方式 目前，礦井瞬變電磁法經(jīng)常使用的工作裝置形式主要有重疊回線和偶 極偶極兩種。重疊回線裝置形式地質(zhì)異常響應(yīng)強(qiáng)、施工方便，但線圈間存在 較強(qiáng)的互感，一次場(chǎng)影響嚴(yán)重；偶極偶極裝置收發(fā)線圈互感影響小，消除了 一次場(chǎng)影響，但二次場(chǎng)信號(hào)弱

19、，不易于地質(zhì)異常體識(shí)別。 礦井瞬變電磁法探測(cè)技術(shù) 23 四、礦井瞬變電磁法應(yīng)用 2 裝置參數(shù) 礦井瞬變電磁法在井下巷道中采用多匝數(shù)小回線測(cè)量裝置，參數(shù)選擇是否 合理直接影響測(cè)量結(jié)果。其裝置參數(shù)主要有： 回線邊長大小、回線匝數(shù)、疊加次數(shù)、終端窗口和增益等。 礦井瞬變電磁法探測(cè)技術(shù) 24 四、礦井瞬變電磁法應(yīng)用 3 施工方法 礦井瞬變電磁法在煤礦井下巷道內(nèi)進(jìn)行，測(cè)點(diǎn)間距220m之間。根據(jù)多 匝小線框發(fā)射電磁場(chǎng)的方向性，可認(rèn)為線框平面法線方向即為瞬變探測(cè)方向。 因此，將發(fā)射接收線框平面分別對(duì)準(zhǔn)煤層頂板、底板或平行煤層方向進(jìn)行探測(cè)， 就可反映煤層頂、底板巖層或平行煤層內(nèi)部的地質(zhì)異常（見下圖）。其線框所

20、 在平面與頂?shù)装鍔A角視探測(cè)要求與煤層傾角而定。 礦井瞬變電磁法探測(cè)技術(shù) 25 四、礦井瞬變電磁法應(yīng)用 3 施工方法 （a） 煤層頂板 巷道 600 探測(cè)方向 發(fā)射線框 煤層 （b） 煤層頂板 巷道 探測(cè)方向 發(fā)射線框 煤層 煤層頂板 巷道 450 探測(cè)方向 發(fā)射線框 工 作 面 450 巷道 探測(cè)方向 （c） 圖 瞬變電磁法探測(cè)方向示意圖 礦井瞬變電磁法探測(cè)技術(shù) 26 四、礦井瞬變電磁法應(yīng)用 4 工作面頂?shù)装甯凰裕▽?dǎo)含水構(gòu)造） 針對(duì)工作面頂?shù)装甯凰曰蝽數(shù)装搴畼?gòu)造的探測(cè)，探測(cè)測(cè)點(diǎn)通常布置于工 作面已貫通的兩巷以及切眼（聯(lián)絡(luò)巷）中，一般10m一個(gè)點(diǎn)距，在巷道揭露構(gòu)造 的地方，測(cè)點(diǎn)可以適當(dāng)加密

21、，如5m一個(gè)點(diǎn)距。針對(duì)不同探測(cè)任務(wù)，每個(gè)測(cè)點(diǎn)可 以進(jìn)行一個(gè)到三個(gè)方向的瞬變電磁發(fā)射。下面以山西某煤礦的頂板探測(cè)實(shí)例加以 具體說明。 礦井瞬變電磁法探測(cè)技術(shù) 27 四、礦井瞬變電磁法應(yīng)用 4 工作面頂?shù)装甯凰裕▽?dǎo)含水構(gòu)造） K8403工作面預(yù)計(jì)受三個(gè)方面充水因素的影響，即：K8404工作面同層 采空積水、上部9#煤層采空積水及15#煤層頂板巖層水，故在K8403工作面 回采之前需要進(jìn)行水文物探，以查明頂板富水情況，以便回采之前有針對(duì)性 的采區(qū)疏放措施。 探測(cè)測(cè)點(diǎn)擬布置于K8403工作面進(jìn)風(fēng)巷與高抽巷內(nèi)，設(shè)計(jì)測(cè)點(diǎn)點(diǎn)距10m。 K8403工作面 頂板 D1 D3 D2 底板 進(jìn)風(fēng)巷 高抽巷 D4

22、切巷 D5 D6 礦井瞬變電磁法探測(cè)技術(shù) 28 四、礦井瞬變電磁法應(yīng)用 4 工作面頂?shù)装甯凰裕▽?dǎo)含水構(gòu)造） 經(jīng)過先期井下數(shù)據(jù)采集，后期實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)解釋，劃出一個(gè)含水異常區(qū)R-1，并 指導(dǎo)礦方在異常區(qū)打鉆疏水，礦方在切巷距進(jìn)風(fēng)巷約20米處設(shè)計(jì)了一個(gè)放水 鉆孔，放出1萬多方頂板老空積水。有效排除了工作面回采過程中頂板老空水 的影響。 礦井瞬變電磁法探測(cè)技術(shù) 29 四、礦井瞬變電磁法應(yīng)用 5 掘進(jìn)頭超前探測(cè) 針對(duì)掘進(jìn)巷道前方富水性或含水構(gòu)造的探測(cè)，探測(cè)測(cè)點(diǎn)通常布置于掘進(jìn) 巷道的迎頭附近，一般從迎頭后方10m開始布置測(cè)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)從巷道左邦到迎 頭正前方再到巷道右邦的扇形掃描。 礦井瞬變電磁法探測(cè)技術(shù) 3

23、0 四、礦井瞬變電磁法應(yīng)用 5 掘進(jìn)頭超前探測(cè) 針對(duì)不同探測(cè)任務(wù)，每個(gè)測(cè)點(diǎn)可以進(jìn)行一個(gè)到三個(gè)方向的瞬變電磁發(fā)射。 下面以某煤礦的超前探測(cè)實(shí)例加以具體說明。 該礦南區(qū)膠帶下山巷道迎頭掘進(jìn)過程中，瓦斯孔出現(xiàn)涌水情況，為了安 全掘進(jìn)，需要查明工作面前方是否有導(dǎo)含水構(gòu)造，提前采取措施。 本次探測(cè)布置在南區(qū)膠帶下山迎頭處按左圖所 示布置了19條掃描線，分別形成對(duì)迎頭左側(cè)、 左前方、正前方、右前方、右側(cè)的超前探測(cè)。 同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了對(duì)順層、頂板與底板方向的探測(cè)。 礦井瞬變電磁法探測(cè)技術(shù) 31 四、礦井瞬變電磁法應(yīng)用 5 掘進(jìn)頭超前探測(cè) -110-90-70-50-30-101030507090110 新元煤礦

24、南區(qū)膠帶下山超前探測(cè)視電阻率等值線剖面圖（順層方向） 0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 礦井瞬變電磁法探測(cè)技術(shù) 32 四、礦井瞬變電磁法應(yīng)用 5 掘進(jìn)頭超前探測(cè) -110-90-70-50-30-101030507090110 新元煤礦南區(qū)膠帶下山超前探測(cè)視電阻率等值線剖面圖（頂板方向） 0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 礦井瞬變電磁法探測(cè)技術(shù) 33 四、礦井瞬變電磁法應(yīng)用 5 掘進(jìn)頭超前探測(cè) -110-90-70-50-30-101030507090110 新元煤礦南區(qū)膠帶下山超前探測(cè)視電阻率等值線剖面圖（底板方向）

25、 0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 礦井瞬變電磁法探測(cè)技術(shù) 34 四、礦井瞬變電磁法應(yīng)用 5 掘進(jìn)頭超前探測(cè) 根據(jù)掌子面瓦斯鉆孔涌水情況，結(jié)合已有的水文地質(zhì)資料，推測(cè)迎頭左 前方第4第6掃描線間存在一條充水裂隙帶，該裂隙帶向煤層頂板與底板延 伸，其走向與掌子面煤層節(jié)理走向基本一致。后經(jīng)巷道掘進(jìn)驗(yàn)證，實(shí)際揭露 情況與探測(cè)結(jié)果相吻合。 礦井瞬變電磁法探測(cè)技術(shù) 35 四、礦井瞬變電磁法應(yīng)用 5 掘進(jìn)頭超前探測(cè) 山西潞安局某礦附近小煤礦較多，這些小煤礦的無規(guī)律開采形成的積水采 空區(qū)對(duì)該礦的生產(chǎn)帶來了潛在的安全隱患。在礦區(qū)邊界，為了查明掘進(jìn)巷道前 方是否存在采空積水

26、區(qū)，采用礦井瞬變電磁法進(jìn)行超前探測(cè)。 礦井瞬變電磁法探測(cè)技術(shù) 36 四、礦井瞬變電磁法應(yīng)用 5 掘進(jìn)頭超前探測(cè) -120-110-100-90-80-70-60-50-40-30-20-100102030405060708090100110120 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 巷 道 掘 方 向 礦井瞬變電磁法探測(cè)技術(shù) 37 四、礦井瞬變電磁法應(yīng)用 通過以上瞬變電磁方法在煤礦應(yīng)用的具體實(shí)例，我們可以看出，瞬變電 磁法適合探測(cè)煤礦頂?shù)装甯凰惓^(qū)以及頂?shù)装咫[伏的導(dǎo)含水構(gòu)造，在對(duì)巷 道掘進(jìn)迎頭富水性或者含水構(gòu)造超前探測(cè)方面，具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。 根據(jù)瞬變電

27、磁法對(duì)低阻體反應(yīng)敏感的特點(diǎn)，可以將其用于煤礦井下水文 勘查。最近幾年多家單位在不同礦區(qū)的實(shí)際應(yīng)用也證明了該方法可行。但是 也要看到它還有很多實(shí)際問題亟待科研工作者密切合作加以解決。 礦井瞬變電磁法探測(cè)技術(shù) 38 謝謝各位專家 懇請(qǐng)批評(píng)指正！ 礦井瞬變電磁法探測(cè)技術(shù) 39 提綱 一、研究礦井瞬變電磁法的背景 二、礦井瞬變電磁法原理 三、礦井瞬變電磁法特點(diǎn) 四、礦井瞬變電磁法的具體應(yīng)用 五、問題分析 礦井瞬變電磁法探測(cè)技術(shù) 40 一、研究背景 根據(jù)煤炭安全規(guī)程，掘進(jìn)工作面遇到下列情況之一時(shí)， 必須確定探水線進(jìn)行探水： 接近水淹或可能積水的井巷、老空或相鄰煤礦時(shí)；接近水淹或可能積水的井巷、老空或相鄰煤礦時(shí)； 接近含水