矿井瞬变电磁法在煤层顶板砂岩裂隙水防治中的应用.pdf.pdf

5O·煤矿安全(T0tal4o8)矿井瞬变电磁法在煤层顶板砂岩裂隙水防治中的应用洪荒(皖北煤电集团公司,安徽宿州234011)摘要:在矿井防治水工作中,煤层顸板砂岩水的防治一直是防治水工作中的难点,具有探测难,疏放难。皖北煤电集团刘桥矿区四煤层顶板砂岩水在富水区段具有突水量大,流量稳定的特点,矿井瞬变电磁法的应用,成功地解决了探测难的问题,为该矿区四煤层顶板砂岩水的探测找到了种新的途径。关键词:瞬变电磁法;顶板;砂岩裂隙水;探测中图分类号:TD745文献标识码:B文章编号:1003—496X(2008)11—0050—(icMethods),基本原理就是电磁感应定律,它是利用不接地回线或地线源向地下发射一次脉冲磁场,在一次脉冲磁场间歇期间,利用线圈或接地电极观测二次涡流场的方法。在电导率为or,磁导率为。的均匀各相同性大地表面附设面积为s的矩形发射线圈,如图1所示。,n在线圈中供以(t)=一的阶跃脉冲电流。U≥U在电流断开之前,发射电流在回线周围的大地和空间建立一稳定的磁场。和￡=0时刻,将电流突然断开,由该电流产生的磁场也立即消失。一次场的这剧烈变化通过空气和地下导电介质传至周围的大地中,并在大地中激发出感应电流以维持发射电流断开之前存在的磁场,使空间磁场不会立即消失。由于介质的欧姆损耗,这一感应电流将会迅速衰减,这种迅速衰减的磁场又在周围的地下介质中感应出新的强度更弱的涡流,这一过程场继续下去,直至大地的欧姆损耗能量消耗完为止,这便是大地中的瞬变电磁过程场,伴随这一过程场存在的电磁场就是大地的瞬变电磁场。感应电流呈环带分布,涡流场极大值最先位于紧靠发射回线的表岩层,随着时间的推移,该极大值沿着岩层呈3O。角的锥形面向外移动,强度逐渐减弱(如图1所示)。t>0图1地下感应电流环带分布图受井下空间的限制,测量线圈受限,一般井下的最大勘探深度在100m左右。在实际资料的解释中,结合岩石电性具体地质及水文地质条件进行综合性分析,从而判定测量区段的富、含水性能。,从而在周围空间产生一次电磁场,并在导电岩矿体中产生感应电流。断电后,感应电流由于热损耗而随时问衰减。衰减过程一般分为早、中、晚期。早期的电磁场相当于频率域中高频部分,衰减快,趋肤深度小;而晚期成分则相当于频率域中的低频成分,衰减慢,趋肤深度大,通过测量断电后各个时间段的二次随时间变化规律,可得到不同深度的地电特征。,通过采用瞬变电磁法对四煤层顶板砂岩裂隙富水区进行有目的地探测,查明富水区的范围,相对富水量,结合采前钻孔疏放,布设导流钻孔煤矿安全(2008—11)·51·及增设泄水巷等方法对四煤层顶板砂岩裂隙水的治理取得了很好的成绩,减小了治理中的盲目性,做到了有的放矢,从而使四煤层顶板砂岩水的防治工作上了一个新的水平。在矿井防治水物探方法中,瞬变电磁法具有数据采集工作量小,测量设备轻便,工作效率高,定位方向性好等特点作为矿井物探方法加以引用,通过近年来验证,该方法对于四煤层顶板砂岩层水的探测具有较好的效果,具有其它物探方法不可比拟的优点。该方法的引人多次成功地探测出四煤层顶板砂岩水的富含范围、相对水量大小,为治理工作指明了方向。通过采用瞬