瞬变电磁仪在掘进工作面超前探测中的应用.pdf

第 3 4卷第 3 0期 Vo 1 ． 3 4 No ． 30 企业技术开 发 TECHN0L OGI CAL DEVELOPMENT OF ENTERPRI S E 2 0 1 5年 1 O 月 Oc t ． 2 01 5 瞬变 电磁仪 在掘进工作面超 前探 测中的应 用 何修才 陕西双龙煤业开发有限责任公司， 陕西 延安 7 2 7 3 0 6 摘要 水害作为影响矿井安全生产主要灾害之一， 必须对其加强防范和治理。 为了避免水害事故的发生， 通过超前探测掌握掘进工 作面前方一定范围内 地质构造和积水情况等， 对巷道安全掘进有着重要意义。 文章简要论述采用矿井瞬变电磁物探手段对掘工作面 前方水文地质及积水情 况进行超前探测 ， 为陕西双龙煤业开发有限责任公 司安全生产提供 有力保 障。 关键词 矿 井瞬变电磁法 ； 超前探测应用 ； 结论 中图分类号 T D1 6 6 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 6 8 9 3 7 2 0 1 5 3 0 0 0 5 1 一 O 1 为满足现代化矿井建设和地质测量标准化的需要，在矿井 防治水工作方面， 遵循“ 预测预报 ， 有疑必探 ， 先探后掘， 先治后 采” 原则， 矿井瞬变电磁法成为煤矿防治水重要物探手段。 1 矿井瞬变电磁法原理 瞬变电磁仪的工作原理是矿井瞬变电磁法 MT E M 。 矿井 瞬变电磁法是利用不接地回线于井下巷道内设置，通以一定电 流的发射线圈， 在其周围空间产生一次电磁场， 从而在巷道周围 导电岩矿体中激发产生感应电流。 在电流断开之前 ， 发射电流在 回线周围空间中建立起一个稳定的磁场。 在时间t O 时， 将电流 突然断开， 由该电流产生的磁场也立即消失。 一次磁场的这一剧 烈变化通过巷道内空气和周围导电介质传至回线周围的岩层 中，并在岩层中激发出感应电流以维持发射电流断开之前存在 的磁场 ， 使空间的磁场不会即刻消失。 由于介质的热消耗 ， 直到 将磁场能量消耗完毕为止。随着时间的推移，该电流环向外扩 散， 并逐渐变形为圆电流环。 等效电流环像从发射回线中“ 吹” 出 来 的一系列 “ 烟圈” ， 因此 ， 将巷道顶 、 底板导电岩层中涡旋 电流 向外扩散的过程形象地成为“ 烟圈” 效应， 如图1 所示。 图1“ 烟圈’ 效 应 故接收线圈接收到的信号是来 自发射线圈周围全空间岩石 电性的综合反映。 瞬变电磁法采用小规模重叠回线装置系统， 它 的体积效应小， 提高勘探分辨率， 特别是横向分辨率。 它对高阻 层的穿透能力强， 对低阻层有较高的分辨能力， 特别是含水地质 体， 探测深度可达1 0 0～1 5 0 m， 在解释工作中， 用全空间理论解 释水文情况。 2 矿用本安型瞬变电磁仪的构造 我们采用Y C S 2 0 0 矿用本安型瞬变电磁仪， 由如下几部分组 成的 仪器键盘、 加固鼠标、 高亮度真彩液晶显示屏、 发射线圈、 接收线圈、 U S B转接口、 接大功率发射机、 充电输入 口、 阻尼匹 配旋钮和专用电源适配器。 作者简介 何修才 1 9 7 4 一 ， 男， 湖北洪湖人， 大学专科， 高级测量工程 师 ， 研 究方向 现代化矿 山工程 测量技 术与管理 。 3 Y C S 2 0 0 瞬变电磁法超前探测的主要内容 以瞬变电磁法勘探技术在陕西双龙煤业开发有限责任公司 井下主要大巷掘进工作面的应用为出发点，针对生产过程中遇 到的实际问题，井下勘探深度范围内各煤层顶板岩层富水性进 行分析， 具体如下 ①煤矿掘进头前方， 也可以用于巷道侧帮、 煤层顶、 底板等 探测 ； ②关闭的小煤窑老空区的积水探’坝 fJ ； ③煤层顶、 底板含水层及裂隙带含水探测； ④顶底板采空扰动诱发的导水破裂带导通探测。 4 瞬变电磁法超前探测应用 陕西双龙煤业开发有限责任公司水文地质类型划分为 “ 复 杂” 型矿井， 井田范围内有小煤窑破坏区。 采用瞬变电磁法探清 小煤窑破坏区及积水情况为水害防治起到指导作用。 我们采用瞬变电磁法探测主要大巷 北翼带式输送机、 北翼 回风大巷 掘进工作面前方小煤窑破坏区范围内积水情况。 矿用本安型瞬变电磁仪测点布置及施工方法矿井瞬变电 磁法在煤矿井下巷道迎头进行， 布置测线3 条 斜向上3 O。、 顺层 方向、 斜向下3 0。 方向 ， 每条测线1 1 个物理点， 通过移动发射接 收线圈， 形成3 条实测剖面。 井下施工三人操作即可， 一个人操作瞬变电磁仪读取数据， 两个人手持接线圈变换点号及角度。 探测方向示意图， 如图2 所 刀 巷道 面 ／ 一 ． 、 I{l}层 发 射 缓 框 ／ 、 ／ ∞ 。 ＼ 攘 测 力 a 探测煤层底版 寓 巷j 萱断面， 燥层 发射线榧 ’ 撩测方f 90 0 b 探测煤层方 向 巷道断面 探测方f ， ， ＼ ／ ， 发射线框 ＼ 煤层 ； c 探测煤层顶板 图2探测方向示意图 下转第5 3 页