瞬变电磁法在煤矿水文地质灾害调查中的应用-物探与化探.PDF

　第３６卷第２期 物　探　与　化　探 Ｖｏｌ．３６，Ｎｏ．２　 　２０１２年４月 ＧＥＯＰＨＹＳＩＣＡＬ＆ＧＥＯＣＨＥＭＩＣＡＬＥＸＰＬＯＲＡＴＩＯＮ Ａｐｒ．，２０１２　 瞬变电磁法在煤矿水文地质灾害调查中的应用 １ ２ ２ ３ 张胤彬 ，张华 ，杨海燕 ，刘松 （１．山西省煤炭地质物探测绘院，山西 晋中　０３０６００；２．东华理工大学 核工程技术学院，江西 抚 州　３４４０００；３．煤炭科学研究总院西安研究院地震勘探研究所，陕西 西安　７１００５４） 摘 要：以探测某地小煤窑遗留的采空区为例，探讨了瞬变电磁法在探测采空积水区的应用效果。选用同一回线装 置形式，结合矿区地质条件，具体分析了采空积水区的地球物理异常特征。结果表明，该方法在煤矿水文地质灾害 调查方面具有分辨率高、经济快速、准确有效等优势，能够满足煤矿安全生产的要求。 关键词：瞬变电磁法；矿井水害防治；采空区；回线装置 中图分类号：Ｐ６３１．３　　　文献标识码：Ａ　　　文章编号：１０００－８９１８（２０１２）０２－０２８３－０４ 　　水害是影响矿井安全生产的主要因素之一。小 煤窑越界开采形成大量不明采空区，在煤层开采之 前需对采区内及其积水情况进行水文地质勘探。采 空积水区分布大多是孤立、不连续的，探测困难，不 少地质工作者从物探理论出发，提出了多种有效的 探测手段。瞬变电磁法（ＴＥＭ）具有对低阻含水体 特别灵敏，体积效应小，纵横向分辨率高，且施工方 便、快捷、效率高等优点，被普遍认为是水文地质勘 查中最有前景的地球物理勘探方法之一，是近年来 国内外发展较快、地质效果较好的一种物探方法。 图１　同一回线装置示意 １　野外施工方法技术 会影响目标层的探测。 １．２　试验过程 １．１　装置形式的选择分析 回线边长与匝数的选择由地质探测任务决定。 本次勘探工作所采用的装置形式为同一回线装 置，该装置的发射与接收回线共用同一个线圈，如图 线圈边长越小，其体积效应也越小，纵、横向分辨率 １所示。该装置的主要优点为： 测量时主要响应 愈高，但是回线边长太小会影响发射磁矩，使得勘探 ① 为单峰，异常形状简单，能够有效突出目标体特征； 深度大大降低；回线边长大，勘探深度较大，干扰也 ②线圈较小，可任意放置观测多个分量，从而精确提 较大，同时也不便于施工。在回线边长确定的情况 供目的物的倾角和深度信息； 测量设备轻便，工作 下，回线匝数愈多，发射磁矩愈大，接收回线感应信 ③ 效率较高，特别适于探测深度浅、地形相对复杂的工 号也愈强，相应探测深度加大，但会增加装置移动的 ［６－８］ 区。其缺点为勘探深度相对较浅，关断效应大，一次 难度，同时存在浅部探测盲区 。综合考虑以上 场干扰严重。 各种因素，在钻孔Ｄ１２处选择了线框为２０ｍ×２０ｍ 本区勘探目的层深度约７０～１２０ｍ，且地形复 ×１０匝和１０ｍ×１０ｍ×１０匝两种回线方式进行了 杂，工期较紧，因此选择同一回线装置，在满足勘探 试验。该钻孔煤层埋深约为９０ｍ，电阻率总体呈增 任务的前提下提高工作效率。所用同一回线装置匝 大趋势。图２给出了试验结果。 １０ｍ回线