以岩石电性差异为基础的瞬变电磁超前探测技术.pdf

2 0 1 0 年第4 期 总第 1 3 9 期 中 国 高 新技 术 企 、 业 N 0 ．4 ．2 0 1 0 C u mu l a t i v e t y NO． 1 3 9 以岩石电性差异为基础的瞬变电磁超前探测技术 苏俊辉 ， 刘 朋 1 ． 霍州煤电集团团柏煤矿地测科， 山西 霍州0 3 1 4 0 0 ； 2 ． 中国矿业大学资源学院， 江苏徐州2 2 1 0 0 8 摘要 随着物探技术的不断发展， 在煤矿防治水工作 中越来越 多的应用了物探方法， 综合物探技术已成为水文地质探测 的重要手段。文章介绍了瞬变电 磁超前探测技术的基本原理和方法， 并通过某地区勘探 实例说明了 该方法的有效性与 实用性。 关键词 矿井瞬变电磁法； 井下超前探测； 多匝小回线； 物探技术； 水文地质探测 中图分类号 P 6 3 1 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 9 2 3 7 4 2 0 1 0 0 4 - - 0 0 4 4 - 0 2 随着物探技术的不断发展， 在煤矿防治水工作中越来越多 的应用了物探方法， 综合物探技术已成为水文地质探测的重要 手段。特别是最近几年来， 多匝小回线装置形式的矿井瞬变电 磁技术应用 ， 凭借多匝／ b l l 线装置的小体积、 强探测方向性、 大 探测距离、 高分辨率等特点， 在对巷道掘进头前方断层及其岩 溶、 破碎带、 陷落柱、 裂隙发育区等构造的赋水I生的快速准确预 测、 预报有着非常重要的作用。下面结合山西某煤矿的瞬变电 磁法勘探实例进行说明。 一 、矿井瞬变电磁法工作原理 瞬变电磁法 T r a n s i e n t E l e c t r o m a g n e t i c M e t h o d ， 简称T E M 是利用不接回线或电极向地下发送脉冲式一次电磁场， 用线圈 或接地电极观测由该脉冲电磁场感应的地下涡流产生的二次 电磁场的空间和时间分布， 来解决有关地质问题的时间域电磁 法。 瞬变电磁法与其它电法相比， 具有以下特点 1 ．观测断电后的纯二次场， 克服了复杂的一次场补偿问 题， 同时受地形影响较小。 2 ． 单脉冲激发就可得到多信息的整条瞬变电场衰减曲 线， 通过加大发射功率和多次叠加， 可大幅度地提高信噪比， 加 大勘探深度。 3 ．采用不接地回线装置 ， 适宜于各种地理环境下的野外 工作。 4 ．由于瞬变电磁法的探测深度仅取决于大地电阻率和仪 器的采样时间， 故可通过调节发送功率、 仪器采样时间， 方便地 控制探测范围。 5 ．采用不同的装置形式， 可以相应地提高横向、 纵向分辨 能力。 6 ．对发送回线的形状、 方位和点位要求不严 ， 测地工作简 单， 可通过流水作业达到极高的工作效率。 7 ．在高阻围岩地区不会产生地形起伏的假异常， 在低阻 围岩区， 由于是多道观测， 早期场的地形影响也较易分辨。 二、 工作方法技术 考虑到井下巷道空间的限制， 为了能有效的探测巷道迎头 含水构造，以便能够准确判断迎头是否存在富水异常情况， 矿 一 4 4一 井瞬变电磁法采用重叠回线装置， 发射和接收线框为2 m 2 m回 线。 重叠回 线装置既可以在狭窄的巷道空间中进行各种角度的 旋 转、 移动， 同时也增加了发射功率， 有效的延伸了探测深度。 在巷道迎头做超前探测过程中，可以根据探测的任务要 求， 通过调整线圈与巷道底板之间的角度来改变线圈法线的指 向， 从而获取巷道掘进头前方不同层位及方向的地电信息。即 首先从巷道迎头的一侧开始， 使发射、 接收回线装置的法线能 够垂直巷道侧面， 以便进行测量， 接着旋转回线装置， 并且使装 置的法线方向与巷道的侧帮成逐渐增大的夹角进行分别探测； 在回线装置的法线方向与巷道迎头界面垂直时， 在主迎头断面 均匀布置2～ 4 个测点； 在巷道迎头另一侧时重复上面的操作。 三、 资料解释 瞬变电磁资料解释，就是根据勘探区域的地球物理特征、 T E M响应的时间特性和空间分布特征来确定地质构造的空间 分布特点， 例如， 覆盖层厚度变化、 垂向岩性分层和岩层的横向 变化情况， 断裂破碎带和其它局部地质构造 目 标的位置、 形态、 产状、 规模、 埋深等。 瞬变电磁法勘探成果的资料解释应以理论 及模拟图形为基础 ， 以测区的物性差异为前提 ， 结合地质及其 他物化探方法和工作环境进行 ， 资料解释中最重要和最基本的 部分是对资料的定性分析和解释，定性解释是定量解释的基 础。对采区瞬变电磁测深资料的解释步骤为 1 ．调查测区的现有地质物探资料， 以便确定测区地层、 目 的层的地球物理特性。 2 ．格式转换 即把原始数据从由瞬变电磁仪中存储的数 据格式， 经过专用程序处理转化为计算全区视电阻率可用的特 定数据格式， 并剔除干扰畸变点。 3 ．可以根据实测电位衰减的时间响应曲线来换算成视电 阻率的时间曲线， 由于在采区进行水文勘探时， 一般要求 目的 层较深， 因此可采用晚期场定义的视电阻率公式计算， 否则则 应采用全区视电阻率公式进行计算。 ‘ 4 ．在对视电阻率进行反演解释时 时深转换 ， 要将_p f t 曲线反演转换成p h 曲线。 5 ．在制作视电阻率平面图和断面图时， 将它与地震勘探 结果进行层位对 比， 并根据其相关性 ， 确定视电阻率断面图中 目 标层所在的位置。 2 0 1 0 年第4 期 总第 1 3 9 期 串 固 高 新技 术 企 、业 Ch i n a Hi T e e h En t e m n N O ． 4_2[ 1 0 C u m u l a t i v e t y NO． 1 3 9 MC G S 监控软件在电厂自动加药和汽水取样系统中的运用 蒋珍 琦 常州江南电力环境工程有限公司， 江苏 常州2 1 3 2 4 5 摘要 MC G S 是专 门用于工业控 制的组态软件 ， 它是一套功 能齐全的组 态生成工具软件 ， 通 用性 强 ， 而且 系统的执行程序 代码部分一般固定不变， 为适应不同的应用对象只需改变数据实 体即可， 可用于任何监控系统。文章着重讲述 了 M C G S 监控软件在火力发电厂水处理设备中的化学加药和汽水取样 自动控制系统中的实际运用。 关键词 自动控制； 取样 系统； Mc G S ； 监控软件 ； 自动加药； 运行环境 中图分类号 T M6 2 1 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 9 2 3 7 4 2 0 1 0 0 4 - -0 0 4 5 - 0 2 MC G S m o n i t o r a n d c o n t r o l g e n e r a t e d s y s t e m， 通用监控系统 是一套用于快速构造和生成计算机监控系统的组态软件， 它能 够在基于Mi c r o S o f t 的各种3 2 位w i n d o w s 平台上运行 ， 通过对现场 数据的采集处理， 以动画显示 ， 报警处理 ， 流程控制和报表输出 等多种方式向用户提供解决实际工程的方案， 在自动化领域有 着广泛的应用。 MC G S 软件系统由组态环境和运行环境两个部分组成。二 者是相互独立又密切相关的 组态环境相当于一套完整的工具 软件， 用户可以利用它设计和开发 自己的应用系统。其生成的 结果是一个数据库文件， 即组态结果数据库； 运行环境是一个 独立的运行系统， 它按照组态结果数据库中用户指定的方式进 行各种处理， 完成用户组态设计的目标和功能。 MC G S 软件系统由主控窗口、 设备窗口、 用户窗口、 实时数 据库和运行策略组成 ， 每一部分分别进行组态完成不同的工 作。 本文以山西潞安容海公司化学加药和汽水取样自动控计算 机监控系统为例， 介绍MC G S 的具体应用。 一 、系统结构组成 计算机监控系统采用先进的分层式的集散型网络结构系 6 ．为了减少地层起伏对视电阻率值的影响， 可以根据地 震勘探成果与T E M断面图绘制 目标层或沿煤层的不等深度的 横向切片平面图。 7 ．根据平面图和断面图划分不同层位的视电阻率异常 区， 并在结合其它水文地质资料基础上 ， 对各异常区进行富水 性分析评价， 从而得出地质结论。 四、 工作实例 山西某矿的东风井在掘进过程中，与主井掘进头还有 3 0 0 m将贯通， 据地质资料， 在其掘金方向左侧顶板可能有采空 区存在， 为保证安全掘进， 排除透水隐患， 需查明掘进头前方是 否存在采空区积水。 一 装置形式及其参数选择 本次勘探使用澳大利亚产S I R O T E M m型仪器。瞬变电磁 法勘探采用重叠回线装置， 采用多匝2 m2 m矩形回线 ， 发射4 O 匝， 接收线框。采样时窗为 1 3 4 ， 叠加次数 6 4 ， 时间采用标准 时间序列。 掘进头按所示布置测点1 1 5 “ ， 分别对顺层、 底板与顶 板方向的探测。 二 探测结果 在经过T E M探测后 ， 经过解释处理， 画出等电位扇面图。 由 于在探测过程中， 发射 电流关断时间过长， 造成探测初期的数 据严重畸变， 致使大约2 0 m 的信息无法分辨。并且 由于巷道为 工字钢与金属锚网支护， 导致侧帮1 4 号测点与1 0 1 l 号测点视 电阻率值 约为5～ l 0 n m。其他测点 视电阻率值约为2 O～ 1 0 0Q m。 根据等电位扇面图显示 ，迎头正前方1 0 0 米范围内视电阻 率等值线无明显异常变化 ， 且视电阻率值相对较高， 可判断在 迎头前方1 0 0 m 范围内没有富水区域。 五 、 结论 从上面可以看出， T E M可以用于矿井掘进头前方采空区积 水的超前探测， 并能根据探测的结果， 圈定积水的准确位置。 但 T E M还存在不能给出定量解释等问题。 笔者相信随着T E M技术 的发展， 这些问题一定能够圆满解决。 参考文献 [ i 】 汤金云． 矿井瞬变电磁 法数据处理与解释系统研制[ D I ． 徐州 中国矿业大学硕士论文， 2 0 0 7 ． [ 2 】 姜志海， 岳建华， 刘志新． 矿井瞬变电磁法在老窑水超前 探测中的应用[ J ] ． 工程地球物理学报， 2 0 0 7 ， 4 4 ． [ 3 】 于景邦． 矿井瞬变电磁法勘探[ M 】 ． 徐州 中国矿业大学出 版 社 ． 2 0 0 7 ． [4 ] 蒋邦远 用近区磁 源瞬变电磁法勘探[ M】 ． 北京 地质出 版 社 。 1 9 9 8 ． 【 5 ] 李貅． 瞬变电磁测深的理论与应用 】 ． 西安 陕西科学技 术 出版社 ， 2 0 0 2 ． [ 6 】 方文藻， 李予国， 李貅． 瞬变电磁测探法原理【 M】 ． 西安 西 北工业大学出版社 ， 1 9 9 3 ． 作者简介 苏俊辉 1 9 7 7 一 ， 男， 山西霍州人 ， 霍州煤电集团 团柏煤矿地测科科长； 刘朋 1 9 8 3 一 ， 男， 江苏徐州人 ， 中国矿业 大学资源学院地球探测与信息技术专,3 k 2 0 0 9 L 硕士研究生。 4 5