瞬变电磁法在复盛煤矿探放水中的应用.docx

瞬变电磁法在复盛煤矿探放水中的应用作者：郑玉彬郭林岳建新信长钊摘要:采用瞬变电磁法(TEM)在河南省新密市境内探查一一井煤矿采空区积水分布情况、断层等构造的含导水性情况及二1煤底板的富水性情况,为矿井防治水工作的合理实施提供依据。关键词:瞬变电磁法;一一井煤矿;采空区Abstract:Thetransientelectromagneticmethod(TEM)isusedinHenanProvinceBaofengShengyuancoaltoexplorethegoafwaterdistribution.Besides,wecouldlearnaboutthewatercontaininfault.TheapplicationofTEMprovidesscientificbasisforwater-control.Keywords:transientelectromagneticmethod;YiYiJingCoal;goaf郑煤集团(汝州)复盛矿业有限责任公司是郑煤集团一座资源整合矿井,区内老矿井较多,开采时间较长,对矿井的安全生产造成极大的隐患。1瞬变电磁法勘探原理瞬变电磁法属于时间域电磁法,以通电导线为场源,激励并探测目的物感生的二次电流,在脉冲间隙测量二次场随时间的变化响应,以此判断地下是否存在多层采空区,具有分辨率高、受地形影响小、工作效率高、灵敏度高、能穿透高阻覆盖层等优点。[1]瞬变电磁法(简称TEM)是利用不接地回线或接地线圈向地下发送脉冲电流,以激励探测目标体感应二次电磁场,脉冲间歇期间,利用线圈或接地电极观测二次场随时间变化的响应。瞬变电磁的基本原理见图1,工作时,首先给发射线框供一直流电流,然后突然切断电源。线框内的电流将发生一个突变。根据麦克斯韦电磁理论,发射机电流突然降到零的过程中,将在发射线框附近产生一次脉冲磁场,该一次磁场又在地下产生感应涡流场,并产生衰变的二次磁场,随时间的推移不断向下、向外扩散。这种变化的电场和磁场交替产生,由近及远,扩散的速度与地下岩层的电阻率有关,不同时间扩散到不同深度。低电阻率地质体如导水断层、富水区、金属矿体等能引起较强且衰减慢的二次涡流场,而贫水区等高阻体引起较弱且衰减快的二次场。由于早期信号反映浅部地电特征,晚期信号反映较深部地电特征,这就可以达到测深的目的。[2]2在复盛煤矿探放水中的应用中取得的地质成果本次勘探施工区域面积约0.2km2,野外工作采用二维测网布置为20(m)×20(m),即线距20m,点距20m,在测区范围内共布置测线23条,每条测线上坐标点不等。检查点按10%考虑,共设计工作量约为454个物理点。瞬变电磁勘探施工采用规则测网观测系统,施工方法选择分辨率高的中心感应装置,采用360m×360m的单匝回线发射,有效面积200m2中心探头进行接受采集,供电电流12安培以上,以每一发射回线中间1/9面积所包含的测点范围内施工。2.1视电阻率(ps)拟断面图反映特征7线、8线ps拟断面图反映了这两条测线剖面电性分布特征(图2),纵向上视电阻率值有高——低——高的趋势,与实际地质层位的电性分布规律是一致的,从总体上看,断面图视电阻率等值线分布变化剧烈,一是因为采空区塌陷造成的地层分布不连续引起的,二是受高压线影响造成的。从图上看,7线在14～18号测点之间及27～31号测点之间,8线在13～19号测点与27～31号测点之间有低阻异常区分布。2.2平面图反映特征在视电阻率异常平面图上,若地层含有相对低阻富水区和含、导水构造时,电性均匀分布规律被打破,反映在平面图上为低阻异常区呈现视电阻率值减小,等值线扭曲、变形为圈闭或呈密集条带状等。在上面的富水异常平面图上则低阻异常区更为直观,表现深灰色。图3为二1煤附近视电阻率分布平面。阻异常区主要有:异常1、异常2和异常3。异常1位于测区东南部,大致于7～15线的11～31号测点之间,异常分布范围大,异常强度相对较强,分布区域煤层底板等高线扭曲、变化剧烈,有大面积采空区存在;异常2位于测区中部,大致在16～24线的23～28号测点之间,异常分布范围相对较小,异常强度较弱,也有采空区分布;异常3位于测区西北部井田边界附近,异常范围小,异常强度弱,也有采空区存在。3评价3.1异常区评价异常1在7线～15测线ρs拟断面图上都有分布,在各个层位异常平面图上分布都较强。异常1区域内有大面积采空区分布,但从异常分布形态、分布特征和采空区特征看采空积水区范围不会很大,从构造上看该区域有一条较大逆断层分布,断层上盘地层推覆在下盘地层之上,造成该区域地层分布组合相比其他区域发生了较大变化,造成断层带电性分布大范围的变化,引起了整个断层带的低阻异常反映。异常2分布范围不大,异常强度较弱,在16线～23测线ρs拟断面图上都有分布。异常2区