电磁辐射信号在金属矿岩中的传播

电磁辐射探伤机在矿产资源开发中的应用研究引言：随着现代科技的不断发展，对于矿产资源的探测和开发也越来越重要。

在矿产资源的开发过程中，准确、高效地探测地下矿体的位置、规模和质量分布是至关重要的。

电磁辐射探伤机作为一种现代化的矿物资源勘探工具，已经在矿产资源开发中得到了广泛应用。

本文将重点探讨电磁辐射探伤机在矿产资源开发中的应用研究，并探讨其在矿物探测、矿床预测和资源量评估等方面的应用。

一、电磁辐射探伤机的工作原理和技术特点电磁辐射探伤机是一种利用电磁波辐射特性进行矿物探测的仪器。

它通过发送电磁波进入地下，然后依据不同矿石对电磁波的吸收和反射特性，来实现对地下矿体的探测。

这种仪器可以根据探测目标选取不同的工作频段，从而实现对不同矿石的探测和分析。

此外，电磁辐射探伤机具有探头精度高、探测速度快、操作简便等特点，使其在矿产资源开发中具有广泛的应用前景。

二、电磁辐射探伤机在矿物探测中的应用1. 矿区勘探：电磁辐射探伤机可以通过扫描地下矿体产生的电磁场信号，来确定矿区的地质构造和矿石分布情况。

这种方法具有非破坏性、探测速度快的优势，可以辅助矿区勘探工作的实施，提高勘探效率和准确性。

2. 矿石品质分析：电磁辐射探伤机可以根据不同矿石对电磁波的吸收和反射特性，对矿石的品质进行分析和评估。

通过测量矿石产生的电磁辐射信号的频率、振幅和相位等参数，可以判断矿石的物理性质和成分，对矿石的品质进行定量评估，从而为矿产资源开发提供重要的参考依据。

三、电磁辐射探伤机在矿床预测中的应用研究1. 地质结构勘测：电磁辐射探伤机可以通过测量地下矿体产生的电磁辐射信号，对地下的地质结构进行勘测。

通过分析矿体产生的电磁辐射信号的频率、振幅和相位等参数，可以判断矿体的形态、大小和深度等信息，为矿床预测提供重要的参考依据。

2. 矿体探测：电磁辐射探伤机可以通过测量地下矿体产生的电磁辐射信号，对地下矿体进行探测。

通过分析矿体产生的电磁辐射信号的特征，可以确定地下矿体的位置、规模和形态等信息，为矿床的开发与利用提供重要的参考。

·行业管理·在中国钨业协会六届八次理事会上的讲话陈全训（1-1）履行宗旨、搭桥干事，推进钨行业高质量发展———中国钨业协会六届八次理事会工作报告丁学全（1-4）·市场贸易·我国钨业高质量发展的思考刘良先（1-10）·地质·采矿·选矿·地层围岩对华南脉状钨矿床的成矿控制作用研究述评吴开兴,王永航,孙涛,郭小飞,胡咏梅,陈陵康,刘卫明（1-22）赣南钨矿山通风系统共性问题分析与优化实践汪光鑫,苑栋,张树标（1-32）钨矿浮选捕收剂研究现状及新药剂的制备与工业应用许海峰,李文风,陈雯（1-37）江西崇仁聚源钨矿床地质特征及成因探讨陈立泉,刘春生,李宗朋,周先军（2-1）纵向导波在钢绞线中传播及缺陷检测数值模拟蒋欢,朱品竹,郑场松,何文（2-8）中深孔崩矿崩落法在下垄钨业的应用叶际寰,李春,古和成,王志聪,叶光祥（2-16）基于三维仿真系统延深矿井通风系统优化研究苑栋,袁建文,汪光鑫,钟健民,叶光祥（2-23）某石英脉型钨锡矿石工艺矿物学研究及可选性分析洪秋阳,李波,梁冬云,董天颂（2-29）不同地形和粗糙度下尾矿库溃坝模拟研究李金羽,王光进,崔博,赵冰,艾啸韬（3-1）电磁辐射信号在金属矿岩中的传播万国香,王其胜,李夕兵,蔡十华（3-7）尾砂料浆L 型管道自流输送试验研究杨宁,尹贤刚（3-12）越城岭界牌矿区夕卡岩型铜钨矿石工艺矿物学研究肖荣,杜芳芳,雷源保,郭爱民,谭仕敏（3-17）基于新型离心选矿机的联合流程回收钨细泥试验研究周晓文,杨志兆,张永兵,耿亮（3-24）复杂难选低品位黑白钨矿可选性试验研究张婷,李平,李振飞（3-30）柱-机联合工艺在低品位白钨矿回收中的应用实践张健,郭建根,王旭（3-36）江西寻乌湖岽钨矿成矿年代学及成矿流体特征漆富勇,彭琳琳,尹积扬,黄建,罗剑（4-1）石英脉型钨矿山中深孔爆破震动规律分析与预测谢世勇,叶光祥,叶际寰,李春,张树标（4-8）某钨矿地下开采诱发地表构筑物沉降研究徐锋,肖春瑜,王丹,李江红,许威,徐文锋（4-14）湖南某低品位钨矿工艺矿物学研究蒋英,梁冬云,李波（4-20）SLon 离心机分选钨锡微细粒级矿泥的工艺试验易凡,陈禄政,熊涛,黄会春,李华,李振飞（4-26）磨矿浓度的串级PID 控制郭文萍,刘述春,陈清,曾令挥（4-32）江西大吉山钨多金属矿勘查新进展与资源潜力吴明珠,邱凯,谢明璜（5-1）浒坑钨矿南部区段矿床类型及赋存规律初探孙最强,周孝满,何维基,江辉（5-6）几种岩石点荷载强度与单轴抗压强度之间的关系研究郭延辉,侯克鹏,蒋军,牛向东（5-13）某钨多金属矿尾矿水处理与回用试验研究尚兴科,周晓彤（5-18）新型捕收剂ZL 在白钨浮选中的应用吴海燕,戚光荣,林辉（5-25）从细粒钨锡混合精矿中分离白钨矿的试验研究付广钦,周晓彤,邓丽红,关通（5-31）湖北通城县大坪钨矿地质特征及找矿方向尹近,徐兴宽,张文胜,田彩霞,薛哲,龙兴跃（6-1）蒙古国西部乌兰乌拉钨矿床地质特征及找矿方向刘亚朋,张帅,石传军,孟祥熙,李江鹏,张发山（6-9）皖南某低品位钨银矿浮选工艺研究杜淑华,潘邦龙,夏亮（6-14）湖南某钨矿XRT 射线智能选矿机预选抛废研究与应用贾妮（6-20）某多金属选矿厂磨矿分级工艺优化研究黄伟生,王忠海,刘杰,徐涛（6-25）《中国钨业》2019年总目次题目期页题目期页第6期·冶金·材料·折点氯化法除钨冶炼厂氨氮废水研究陈星宇,马鑫铭,史明,唐忠阳,刘旭恒,黄少波,赵中伟（1-45）钨渣回收利用技术研究现状谢建清（1-50）不同单斜仲钨酸铵在惰性气体中的热分解研究王玥,陈杉杉,马丽丽,林高安（1-58）难熔金属溅射靶材的应用及制备技术王晖,夏明星,李延超,刘啸锋,蔡小梅,白润,张新（1-64）超音速火焰喷涂86WC-10Co-4Cr涂层的抗氧化性能刘宝刚,谢颖,王倩,陶楠,李鸿娟（1-70）高比重钨合金注射成形工艺研究王威（2-34）高钙白钨矿分解工业试验研究杨运光,万林生,龚丹丹（2-39）球形钨粉的制备及粉末特性研究张莹莹,刘国辉,周武平,熊宁,王广达（2-43）金相分析在YG类硬质合金中的应用朱二涛,张久兴,杨新宇,羊建高,潘亚飞（2-50）新型X射线屏蔽涂料的制备及其性能研究张静,冯建,伍方,李邦怿,朱玉斌（3-41）WO42-对红色荧光粉Na2CaSiO4颐Eu3+发光性能的影响研究隆金桥,崔连胜,姚鹏飞,刘晓凤,谭能文,舒韦（3-46）退火温度对TaW12合金组织性能的影响张新,王晖,李延超,李来平（3-51）细颗粒蓝色氧化钨制备工艺研究余春荣,谢中华,徐双,陈亿,黄亮（4-36）粉末粒度对超粗晶硬质合金性能影响的研究汤昌仁,梁瑜,郭永忠,陈玉柏,杨树忠（4-41）超细晶硬质合金混合料的球磨混料机制唐炜,肖颖奕,杨树忠,张帆,文小强,许洋（4-47）不同偏压下Cr/CrCN涂层在3.5%NaCl环境下的电化学及摩擦学行为朱瑞源,陈颢,郭圣达,羊求民,陈丽勇（4-55）低温离解高温自还原制备细颗粒蓝色氧化钨陈升（4-62）724型阳离子树脂从钨酸铵溶液吸附除镁的动力学张永会,杨亮（5-36）碳酸钙沉淀法从钨酸钠溶液中深度脱除磷的研究方君娟,王水龙,杨亮（5-42）网状结构硬质合金发展现状唐炜,郭永忠,杨树忠,张帆,肖颖奕,谭敦强（5-46）超音速等离子喷涂WC10Co4Cr涂层干湿条件下的摩擦磨损性能研究徐一,于修水,蒋穹,唐建成,张思宇（5-54）稀土金属对超细晶WC-Co硬质合金组织和性能的影响杨树忠,唐炜,肖颖奕,王玉香,张帆（5-59）钎焊工艺对钨/钢焊缝组织结构和焊接强度的影响郑春财（5-65）高纯均相针状紫色氧化钨制备工艺研究谢中华,余春荣,汪壮瀚,徐双,陈亿,黄亮（5-71）添加锰对WC-8Co硬质合金组织和性能的影响唐启佳,李重典,李锐（6-30）Mo-0.7%La合金热处理后的微观组织稳定性研究刘仁智,张铁军,安耿（6-36）钨渣脱水过程中加压过滤机的应用实践余春荣,黄亮,徐双,李跃海,陆晓晖（6-43）WC粉末碳化工艺与球磨时间对亚微晶硬质合金显微组织与性能的影响刘志芳,梁瑜,钟腾飞,郭永忠,覃伟坚,汤昌仁（6-48）团粒/基体体积比对网状结构硬质合金组织结构及性能的影响唐炜,杨树忠,郭永忠,肖颖奕,欧立明,谭敦强（6-54）高纯钨的制备及粒度影响研究郑艾龙,吴传露,杨益航,黄志民,陈俊卿,叶铭海（6-61）·环保·分析·上饶市矿山地质环境影响评估及防治建议舒顺平,舒仲强,何登华（3-55）全谱直流电弧发射光谱法同时测定钨中19种杂质元素吴冬梅,赵燕秋,付国余（3-60）ICP-OES法测定钼精矿及焙烧钼精矿中的钨量刘鸿,谢璐,杨峰（3-65）二苯硫脲泡塑富集测定钨矿中的金马怡飞,汪广恒,柯艳,高文旭,王恒（4-66）电感耦合等离子体发射光谱法同时测定钨锡矿中6种元素李延超,梁静,李来平,刘啸峰,林小辉,杨毅超,张国君（4-70）ICP-OES法测定碳化钨中的高含量铬陈焕涛,李盛意（4-75）·机械·自动化·基于深度相机的矿斗载矿量的测量方法杨文龙,马保亮,陈辰（6-69）·其他·厦门钨业钨产业领域在华专利布局分析鄢春根,王志强,黄桂花,徐笑阳,成飞（1-75）株洲硬质合金集团有限公司钨产业专利布局分析鄢春根,廖睿,徐笑阳（2-67）我国钨产业现状及战略储备思考袁博,孙立楠,王国平,刘良先（2-74）77第34卷《电弧焊和等离子焊接、切割用钨电极》国家标准解析王芦燕,于月光,彭鹰,李曹兵,张宇晴（3-69）《中国钨业》2019年第34卷总目次（6-76）·行业信息·柿竹园公司喜获国家科学技术进步二等奖（1-9）；敬告作者（1-31）；《中国钨业》征稿征订启事（1-80）；敬告作者（2-15）；柿竹园公司喜获湖南省科技进步二等奖（2-22）；《中国钨业》征稿征订启事（2-28）；《中国发明与专利》杂志征稿征订启事（2-38）；《中国钨业》来稿须知（2-49）；中国钨业协会六届十七次主席团会议在赣州召开（2-78）；《中国钨业》征稿征订启事（3-6）；敬告作者（3-11）；《中国钨业》中青年编委招募（3-77）；柿竹园公司上半年实现“双超”（3-78）；《中国钨业》来稿须知（4-40）；敬告作者（4-46）；《中国钨业》征稿征订启事（4-54）；敬告作者（5-12）；《中国钨业》来稿须知（5-30）；《中国钨业》征稿征订启事（5-41）；柿竹园公司开展“红旗班组”创建活动（5-64）；更正说明（5-77）；《中国钨业》专题稿约（5-78）；中国钨业协会六届十九次主席团会议召开（6-8）；《中国发明与专利》杂志征稿征订启事（6-19）；《《中国钨业》征稿征订启事（6-24）；敬告作者（6-35）；中国钨业》专题稿约（6-75）78。

77矿产资源M ineral resources广域电磁法在金属矿山深部找矿中的应用谢宇飞甘肃省地质调查院，甘肃　兰州　７３００００摘 要：广域电磁法（ＷＥＭ）作为一种先进的地球物理勘探技术，已经在金属矿山深部找矿中显示出其显著的潜力和应用价值。

ＷＥＭ利用电磁波探测地下结构，尤其擅长于识别和定位高电导率的金属矿物。

在深部矿物勘探领域，ＷＥＭ不仅提供了一种穿透深层地壳的手段，还能够在复杂的地质环境中实现精确探测。

本文将探讨ＷＥＭ的工作原理、技术优势、以及其在金属矿山深部勘探中的应用。

特别关注的是ＷＥＭ在数据处理、三维建模、与其他勘探方法的结合使用以及技术创新方面的进展，旨在全面理解ＷＥＭ在深部找矿中的潜力和挑战。

关键词：广域电磁法；金属矿山；深部找矿；应用中图分类号：Ｐ６３１．３２５　文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２４）０３－００７７－３Application of Wide Area Electromagnetic Method in Deep Exploration of Metal MinesXIE Yu-feiＧｅｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｓｕｒｖｅｙ　ｏｆ　Ｇａｎｓｕ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｌａｎｚｈｏｕ　７３００００，ＣｈｉｎａAbstract: Ｗｉｄｅ　Ａｒｅａ　Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｍｅｔｈｏｄ　（ＷＥＭ），　ａｓ　ａｎ　ａｄｖａｎｃｅｄ　ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，　ｈａｓ　ｓｈｏｗｎ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ　ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｖａｌｕｅ　ｉｎ　ｄｅｅｐ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｅｔａｌ　ｍｉｎｅｓ．　ＷＥＭ　ｕｔｉｌｉｚｅｓ　ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　ｗａｖｅｓ　ｔｏ　ｄｅｔｅｃｔ　ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，　ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙ　ａｄｅｐｔ　ａｔ　ｉｄｅｎｔｉｆｙｉｎｇ　ａｎｄ　ｌｏｃａｔｉｎｇ　ｈｉｇｈ　ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ　ｍｅｔａｌ　ｍｉｎｅｒａｌｓ．　Ｉｎ　ｔｈｅ　ｆｉｅｌｄ　ｏｆ　ｄｅｅｐ　ｍｉｎｅｒａｌ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ，　ＷＥＭ　ｎｏｔ　ｏｎｌｙ　ｐｒｏｖｉｄｅｓ　ａ　ｍｅａｎｓ　ｏｆ　ｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ　ｄｅｅｐ　ｃｒｕｓｔ，　ｂｕｔ　ａｌｓｏ　ｅｎａｂｌｅｓ　ｐｒｅｃｉｓｅ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｉｎ　ｃｏｍｐｌｅｘ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ．　Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｗｉｌｌ　ｅｘｐｌｏｒｅ　ｔｈｅ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ，　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＷＥＭ　ｉｎ　ｄｅｅｐ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｅｔａｌ　ｍｉｎｅｓ．　Ｓｐｅｃｉａｌ　ａｔｔｅｎｔｉｏｎ　ｉｓ　ｐａｉｄ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｏｆ　ＷＥＭ　ｉｎ　ｄａｔａ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，　３Ｄ　ｍｏｄｅｌｉｎｇ，　ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｕｓｅ　ｗｉｔｈ　ｏｔｈｅｒ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄｓ，　ａｎｄ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ　ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ，　ａｉｍｉｎｇ　ｔｏ　ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙ　ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ａｎｄ　ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ　ｏｆ　ＷＥＭ　ｉｎ　ｄｅｅｐ　ｍｉｎｅｒａｌ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ．Keywords: Ｗｉｄｅ　ａｒｅａ　ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　ｍｅｔｈｏｄ；　Ｍｅｔａｌ　ｍｉｎｅｓ；　Ｄｅｅｐ　ｍｉｎｅｒａｌ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ；　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ收稿日期：２０２３－１２作者简介：谢宇飞，男，生于１９９２年，汉族，甘肃天水人，本科，工程师，研究方向：地球物理重磁电固体矿产勘查。

《多因素作用下受载煤岩体电磁辐射规律实验研究》篇一一、引言随着对矿产资源开采的不断深入，煤矿安全成为亟待解决的重要问题。

在煤矿生产过程中，受载煤岩体的稳定性和安全性直接关系到矿井的安全。

近年来，电磁辐射技术在煤矿安全监测中得到了广泛应用。

本文旨在通过实验研究多因素作用下受载煤岩体电磁辐射的规律，为煤矿安全生产提供理论依据和技术支持。

二、实验材料与方法1. 实验材料实验所使用的煤岩体样品取自某煤矿，经过加工处理后，得到符合实验要求的样品。

2. 实验方法（1）制备不同因素（如应力、温度、湿度等）下的煤岩体样品；（2）采用电磁辐射监测设备对受载煤岩体进行实时监测；（3）记录并分析不同因素作用下煤岩体电磁辐射的变化规律；（4）结合理论分析和数值模拟，探讨多因素作用下煤岩体电磁辐射的机理。

三、实验结果与分析1. 单因素作用下煤岩体电磁辐射规律（1）应力作用下：随着应力的增加，煤岩体电磁辐射强度逐渐增大，呈现出明显的正相关关系；（2）温度作用下：温度对煤岩体电磁辐射的影响表现为在一定范围内，随着温度的升高，电磁辐射强度先增大后减小；（3）湿度作用下：湿度对煤岩体电磁辐射的影响较小，但湿度变化会影响煤岩体的物理性质，进而影响电磁辐射的传播。

2. 多因素作用下煤岩体电磁辐射规律在多因素（如应力、温度、湿度等）共同作用下，煤岩体电磁辐射表现出复杂的非线性变化规律。

通过实验数据和理论分析，发现多因素之间存在相互作用和影响，共同决定了煤岩体电磁辐射的强度和频率。

3. 煤岩体电磁辐射机理探讨结合实验结果和理论分析，认为煤岩体在受载过程中会产生微裂纹和损伤，这些微裂纹和损伤会改变煤岩体的物理性质和电性性质，从而产生电磁辐射。

多因素作用下，微裂纹和损伤的扩展和演化规律发生变化，导致电磁辐射的强度和频率发生变化。

四、讨论与结论本文通过实验研究多因素作用下受载煤岩体电磁辐射的规律，得出以下结论：1. 应力是影响煤岩体电磁辐射的主要因素之一，随着应力的增加，电磁辐射强度逐渐增大；2. 温度对煤岩体电磁辐射的影响表现为先增大后减小，存在一个最佳温度范围；3. 湿度对煤岩体电磁辐射的影响较小，但会影响煤岩体的物理性质和电性性质；4. 多因素之间存在相互作用和影响，共同决定了煤岩体电磁辐射的强度和频率；5. 煤岩体在受载过程中产生的微裂纹和损伤是电磁辐射产生的主要原因。

第5期2006年10月 矿产综合利用M ulti purpose Utili za ti on of M i n era l Resources No .5O ct .2006　综合评述　矿物材料对电磁波的吸收特性及其应用管登高1,王树根2(1.成都理工大学材料与化学化工学院,四川　成都　610059;2.中国地质科学院矿产综合利用研究所,四川　成都　610041) 摘要:分析了矿物的宏观电磁参数(σ、μ′、μ″、ε′、ε″)对电磁波吸收性能的影响及其在地质、冶金和材料科学中的应用。

结果表明,矿物的电磁参数会影响其波阻抗与空气阻抗的匹配程度,提高阻抗匹配程度,可降低矿物对入射电磁波的反射,增加矿物对进入其内部的电磁波的吸收;矿物对电磁波的吸收损耗取决于该矿物的电磁参数及电磁波的频率f;不同矿物的导电性、介电损耗和磁损耗特性差异较大,矿物电磁参数随频率的改变而改变。

搞清矿物的电磁特性对地质遥感、矿冶工程以及电磁功能材料制备有较强的实用意义。

关键词:矿物材料;电磁参量;吸波特性;电导率;介电常数;磁导率中图分类号:P579　文献标识码:A 文章编号:100026532(2006)0520017205 地质过程中形成的数量众多、不同类型的矿物和岩石对入射电磁波有一定的反射、吸收、散射和透射性能。

这既是遥感测量和矿产资源普查的前提,也是鉴定、分离矿物及其利用矿物制备电磁功能材料的物理依据。

在电子和信息时代,信息的产生、传递、接收、处理和存储要以电磁波为载体,地球表面的矿物和岩石对电磁波的不同吸收反射性能会对信息的传播产生明显的影响。

随着电子电气设备的大量应用,电磁空间环境污染日益严重,市场对电磁波屏蔽吸收材料的数量和品质有了更高的要求。

天然矿物成本低廉,若将某些具有优异电磁特性的天然矿物经过特殊处理,可研制出低成本高性能的这类功能材料。

因此,研究矿物对电磁波的吸波性能及其应用具有重要的现实意义。

1　矿物对电磁波的吸收1.1　矿物对电磁波的吸收作用具有一定能量的电磁波入射到矿物表面时,由于矿物的波阻抗与空气的波阻抗不匹配,电磁波会被反射回空气中。

电磁辐射信号在金属矿岩中的传播万国香; 王其胜; 李夕兵; 蔡十华【期刊名称】《《中国钨业》》【年(卷),期】2019(034)003【总页数】5页(P7-11)【关键词】衰减; 纵波; 电磁信号; 电导率【作者】万国香; 王其胜; 李夕兵; 蔡十华【作者单位】嘉应学院物理与光信息科技学院广东梅州 514015; 嘉应学院土木工程学院广东梅州 514015; 中南大学资源与安全工程学院湖南长沙 410083;江西师范大学物理与通信电子学院江西南昌 330027【正文语种】中文【中图分类】TU452近年来，岩石受力变形破裂过程中产生的电磁辐射信号备受人们的关注[1-5]。

研究者开展了大量的室内实验来探测该种电磁信号，并试图研究它的产生机制[6-10]。

岩石破裂电磁辐射效应的研究，对于地震预测或者金属矿山冲击地压危险性的监测等均有重要的研究价值。

金安中等人开展了野外爆破试验，在爆点附近记录到了中低频电磁信号，并说明该信号受岩石属性、爆破能量以及观测距离和方向等众多因素的影响[11]。

赵扬锋等[12]人研究结果表明岩石变形破裂产生的电荷信号受应力变化速率的影响，在应力变化速率大时，会有较强的电荷信号出现。

宋大钊等[13]人研究了煤岩体损伤破坏过程中的能量转化机制，并建立了受载煤岩体的电磁辐射能与耗散能两者间的关系。

赵伏军等[14]人试验结果表明，岩石破碎过程中产生的声发射和电磁辐射信号波形变化与刀具侵入的载荷曲线均呈跃进式特征，且具有较好的一致性；声发射和电磁辐射信号随加载速率增加而增强。

为了解释所探测到的岩石电磁信号，人们提出了各自不同的观点，比如“动电效应”，裂纹尖端电荷运动、微破裂产生电偶极子、偶电层[4，10，22]的观点、电子发射激发空气、天然半导体效应[7]、压电压磁效应[6-7]等，目前关于电磁辐射的产生机制还没有定论[8]。

Yoshida等[15]试验结果表明，与非压电岩石的试验结果相比，他们认为压电性是岩石破裂产生电磁信号的最重要的产生机制。

王恩元,何学秋,窦林名等.煤矿采掘过程中煤岩体电磁辐射特征及应用.地球物理学报,2005,48(1):216～221Wang E Y ,He X Q ,Dou L M ,et al .Electromagnetic radiation characteristics of coal and rocks durin g excavation in coal mine and their application .Chinese J .G eophys .(in Chinese ),2005,48(1):216～221煤矿采掘过程中煤岩体电磁辐射特征及应用王恩元,何学秋,窦林名,周世宁,聂百胜,刘贞堂中国矿业大学能源与安全工程学院,徐州　221008摘　要　运用研制的KBD5矿用本安型电磁辐射监测仪测试了煤矿采掘过程中工作面煤岩体的电磁辐射,分析了电磁信号与采掘工艺及煤岩动力灾害危险性等的关系.研究表明,煤矿采掘过程伴随产生电磁辐射,电磁辐射是煤岩体受到采动影响后应力重新分布或变形破裂趋向新的平衡的结果;有煤与瓦斯突出和冲击地压危险时,有明显的电磁异常前兆;采取防治措施后,电磁辐射显著下降.电磁辐射技术在煤矿可以用于预测煤与瓦斯突出、冲击地压等煤岩动力灾害.关键词　煤矿采掘过程　电磁辐射异常　煤与瓦斯突出　冲击地压文章编号0001-5733(2005)01-0216-06 中图分类号　P631 收稿日期　2003-05-07,2004-09-30收修定稿Electromagnetic radiation characteristics of coal and rocks during excavationin coal mine and their applicationWANG En _Yuan ,HE Xue _Qiu ,DOU Ling _Ming ,ZHOU Shi _Ning ,NIE Bai _Sheng ,LIU Zhen _TangCo lleg e o f Ene rg y &Saf ety Engin ee rin g ,Ch ina Uni ver sit y of Mini ng an d Te chn ol og y ,Xu zho u 221008,C hinaA bstract Electromagnetic radiation (E MR )signals produced by coal and rocks in working faces during excavation in c oal mine were measured with the KBD5electro magnetic radiation monitoring equipment .We analyze the relationships bet w een electromagnetic radiation signals and excavation ,dyna mic disaster fatalness of coal and rocks .Our research sho ws that the electromagnetic radiation is produced in the course of excavation ,which is the result of the stress redistribution or defor mation and fracture of coal and roc ks tending to a ne w balance when affected by excavation .There is obvious electromagnetic anomaly precursor when there is danger of coal and gas outburst or roc k burst ,and electromagnetic radiation intensity drops notably after taking measures .The electromagnetic radiation technology can be used for forecasting dynamic disasters such as coal and gas outburst and rock burst in c oal mine .Keywords Coal mine excavation ,Electromagnetic radiation anomaly ,Coal and gas outburst ,Rock burst .基金项目　国家自然科学基金项目(50204010)、国家自然科学基金重点项目(50134040)和江苏省自然科学基金项目(BK2001075)资助.作者简介　王恩元,男,1968年生,副教授,1997年于中国矿业大学安全技术及工程专业获博士学位,主要从事矿山煤岩灾害动力过程及其预测技术、煤岩电磁辐射及其技术应用研究.E -mail :weytop @1　引　言实验室条件下受载煤岩体破裂时能够产生电磁辐射已被大量的研究所证实[1～5],矿井塌陷过程中也有电磁辐射产生[4],那么煤矿采掘过程中受采动影响的煤岩体能否产生电磁辐射呢?煤矿采掘过程中可能会发生煤岩动力灾害.煤岩动力灾害是压力超过煤岩体的强度极限,聚积在巷道周围煤岩体中的能量突然释放,较大范围的煤第48卷第1期2005年1月地　球　物　理　学　报CHINE SE JOURNAL OF GE OPHYSICSVol .48,No .1Jan .,2005岩体或含瓦斯煤岩体突然失稳而发生冲击或突出的现象,变形破裂过程是一个由流变到突变发展的过程[5],主要有冲击地压和煤与瓦斯突出等.煤岩动力灾害预测预报就是要在冲击或突出等煤岩动力灾害发生前对煤岩体所处的动力灾害危险程度做出判断.现行常规的煤岩动力灾害预测方法主要是钻屑法.在煤矿,也用钻孔瓦斯涌出初速度或钻屑瓦斯解吸指标来预测煤与瓦斯突出.这些预测方法从时间上来说,是一种静态预测方法,从空间上来说,是一种点(或线)信息的方法.钻屑法打钻及参数测定需占用作业时间和空间,工程量很大,预测作业时间也较长,对生产有一定的影响,预测所需费用也较高.并且这种静态法的准确性也不是很高,易受人工及煤岩体的结构、应力分布不均匀和不稳定的影响,突出危险预测的准确性在很大程度上取决于钻孔布置及预测时刻在空间和时间上的代表性.近几年来常出现预测指标未超过临界值而发生突出灾害的事例[6,7].究其原因,采掘空间或巷道周围煤岩体的结构、应力在空间上分布是不均匀的,也是不稳定的,在钻孔附近取得的预测结果仅仅是局部的,并不能完全反映工作面前方整个预测范围内的突出危险性;在预测时刻取得的结果也只是静态的,并不能完全反映煤岩体稳定前整个时期内的突出危险性,因为煤岩体处于动态变化之中.因此基于地球物理方法的动态连续预测研究正日益引起人们的重视.目前已经将声发射技术初步应用于预测矿井煤岩动力灾害[8].电磁辐射的接收可实现定向及非接触,在监测过程中比声发射有较大优势.如果矿井采掘过程中能够产生电磁辐射,并且在煤岩动力灾害发生前有电磁辐射异常,那么可将电磁辐射技术应用于矿井预测煤岩动力灾害,这会使煤岩动力灾害预测技术发生很大的突破.电磁辐射法预测预报煤岩动力灾害具有可实现非接触、区域性(较大范围)、连续动态监测、可节省大量的钻探工程量、对生产影响小及不受煤岩体在空间上分布不均匀及时间上不稳定的影响等优点.本文将研究煤矿采掘过程中工作面煤岩体的电磁辐射特征,并分析电磁信号与采掘工艺及煤岩动力灾害危险性等的关系.2　测试系统由于煤矿井下有瓦斯,测试仪表必须符合防爆要求.为此开发了KB D5矿用本安型电磁辐射监测仪,由定向接收天线和接收机组成,其功能主要有:参数输入、电磁信号接收、数据处理、数据存储、数据显示、通讯等.接收天线为磁性天线,极化方式为轴向圆极化,其带宽为1～500kHz,在该范围内其增益波动幅度为±1dB.煤岩体电磁辐射原始信号为阵发性的脉冲信号,其频带很宽,且其主频带随载荷而发生变化,根据电磁场理论及采掘工作面监测范围确定接收机的测量频率范围为1～500kHz[2],采用时域宽频接收.为了克服测试数据量大且矿用监测仪存储空间小的矛盾,在测试过程中对数据作了统计处理:统计每秒钟的电磁辐射强度(电压)极大值和脉冲数作为显示或输出指标.煤岩体的变形破裂是区域性的,存在很多辐射源,辐射源表现为随机的,而且电磁辐射在传播过程中受到裂隙及层理界面的反射、散射和边缘绕射,常会使到达接收天线处的电磁波的极化状态不可预测.3　掘进过程的电磁辐射特性3.1　测试环境测试矿井位于地下500～1000m,地面电磁干扰信号影响较小.测试前对环境影响进行了测试及分析.测试结果表明,在有效测试范围周围2m以内,采、掘、运输机械的开机和停机时电磁辐射测值出现一个或一组强度很高的尖脉冲,而在正常运行过程中无影响;在有效测试范围2m以外时,采、掘、运输机械、井下照明对测试没有影响;局部通风机离测点较远,对测试也没有影响.本文测试结果均是在测试地点5m以内工作机械停止工作的情况下完成的.3.2　测试方案在有突出危险的煤层中掘进巷道时,根据《煤矿安全规程》[9]需要采取预测和防治煤与瓦斯突出措施.在掘进工作面进尺后,测试了工作面前方煤体的电磁辐射,预测有突出危险并采取卸压和排放瓦斯措施后,又测试了工作面煤体电磁辐射,同时测试了钻屑量、钻孔瓦斯涌出初速度或钻屑瓦斯解吸指标等常规指标,并进行了对比分析.电磁辐射测点距掘进工作面前方煤壁0.8m左右(如图1所示).定向接收天线朝向工作面前方煤体.测试过程中巷道后方5m内不允许有机械工作.3.3　测试结果及分析图2～4分别为在平顶山煤业(集团)公司八矿掘进工作面不同情况下的电磁辐射测试结果.结果217　1期王恩元等:煤矿采掘过程中煤岩体电磁辐射特征及应用图1　掘进工作面电磁辐射测试示意图Fig .1　Sketch map of electromagnetic radiation testat an excavation working face表明,煤矿掘进工作面煤岩体有电磁辐射产生(图2,3),电磁辐射信号明显强于邻近较为稳定巷道周围的电磁信号(图4),表明掘进工作面煤岩体的电磁辐射信号强于背景电磁干扰.掘进工作面有突出危险时,有明显的电磁前兆:煤体电磁辐射信号较强(图2a ),脉冲数(N )较大(图2b ),明显高于无突出危险或正常情况下的电磁辐射(图3).在其他煤矿(如焦作矿区、淮南矿区、沈阳红菱煤矿、徐州张集煤矿等)的测试结果也提供了充分的证明.图2　13190掘进工作面有突出危险时电磁辐射的测试结果(a )电磁辐射强度E 变化;(b )电磁辐射脉冲数的变化.Fig .2　E MR test results on the 13190excavation working face with outburst danger(a )Change of EMR intensity ;(b )Change of EMR puls e number.图3　13190掘进工作面无突出危险时电磁辐射的测试结果(a )电磁辐射强度变化;(b )电磁辐射脉冲数的变化.Fig .3　E MR test results on the 13190excavation working face without outburst danger (a )Change of E MR intensity ;(b )Change of E MR pulse number.图4　稳定巷道电磁辐射及其变化(a )电磁辐射强度变化;(b )电磁辐射脉冲数变化.Fig .4　E M R and its change in a steady roadway (a )Change of E MR intensity ;(b )Change of E MR pulse number .218地球物理学报(Chinese J .Geophys .)48卷　 工作面前方煤体内不同的位置处,测定的电磁辐射是不同的,由钻孔口进及煤体深部,电磁辐射逐渐增大,出现最大值后,又逐渐降低,整体上呈现一个与应力变化相类似的曲线(图5),与能够反映煤岩体应力状态的钻屑量指标完全一致.图5　煤体电磁辐射与深度L 间的关系Fig .5　Relationship bet ween coal body E MR anddepths图6　沿巷道出口方向电磁辐射测定情况Fig .6　EMR test results along the exit direction巷道内不同位置处测定的电磁辐射也是不同的.当工作面工作机械停止工作且没有其他的电磁干扰时,沿巷道出口方向,电磁辐射呈现衰减趋势,距离煤壁越远,电磁辐射越弱(图6),这表明距煤岩体变形破裂较为强烈区域越远,测试电磁辐射越弱,也表明在掘进工作面,电磁辐射主要来源于掘进工作面前方.4　采煤过程电磁辐射特性4.1　测试方法在回采工作面或顺槽中测试时,每隔10m 或20m 左右布置一个测点(图7),当某一测点电磁辐 射较强时,在周围加密测点,测点间距为5～10m .测试时,天线朝向需要进行测试的煤岩体区域并固定,连接天线与接收机后即可进行测试.采用KBD5监测仪也可进行定点、长时间监测.图7　回采工作面或巷道测点布置示意图Fig .7　Sketch map of monitoring points on a stope workin gface or a roadway4.2　测试结果及分析在采煤过程中,回采工作面和上、下顺槽中均有电磁辐射产生.电磁辐射的强弱与应力有密切关系:应力大或应力集中的区域,或变形破裂强烈的区域,电磁辐射较强.有发生冲击地压危险的区域,应力较大,发生冲击地压前电磁辐射异常.图8为2001年3月6日～12日山东华丰煤矿回采工作面顺槽的电磁辐射强度测试结果,3月9日电磁辐射较强,3月10日发生了1.7级冲击地压.电磁辐射强度和脉冲数较大的区域,采取卸压爆破措施后,电磁辐射强度和脉冲数大幅度降低.图9为徐州三河尖煤矿工作面回采过程中材料道电磁辐射测试结果[10],17日夜班1时电磁辐射较强,工作面停采,17日早班9时电磁辐射仍较强,且有增大趋势,结合工作面实际状况预测此时已达到相当危险的状态,早班对工作面危险区域采取了卸压爆破措施.之后,17日16时进行测试,电磁辐射幅值大幅度下降,防治效果明显.图8　华丰煤矿电磁辐射测试结果Fig .8　Electromagnetic radiation test results in the Huafeng coal mine219　1期王恩元等:煤矿采掘过程中煤岩体电磁辐射特征及应用图9　有冲击危险采取防治措施前后电磁辐射强度变化Fig .9　Change of electromagnetic radiation amplitude before and after taking measures against rock burst danger 钻屑量S 、钻孔瓦斯涌出初速度q 、钻屑瓦斯解吸指标Δh 2和综合指标R (无量纲)等指标能够反映煤岩动力灾害的危险性[11].图10为2003年7月23日徐州张集煤矿7353回采工作面不同位置处煤体电磁辐射与常规指标之间的对应关系,图11为2002年焦作九里山煤矿15011工作面左前方测点电磁辐射强度与常规指标之间的关系.从两图可以看出,电磁辐射与常规预测指标有较好的对应关系.需要说明的是,在焦作九里山煤矿钻屑量是不敏感指标.图10　电磁辐射脉冲数N 与钻屑瓦斯解吸指标Δh 2间的对应关系Fig .10　Relationship bet ween E MR pulse number and gasdesorption index Δh 2ofdrillings图11　15011工作面左前方测点电磁辐射与常规指标之间的关系Fig .11　Relationship between electromagnetic radiation and general index in the left front of 15011working face目前该项技术及装备已在有动力灾害危险的矿井进行试验或推广应用,如在徐州三河尖煤矿、抚顺老虎台煤矿、新汶华丰煤矿、大屯孔庄煤矿和兖州东滩煤矿等用于预测冲击地压,在焦作矿区、淮南矿区、沈阳红菱煤矿、徐州张集煤矿等用于预测煤与瓦斯突出.测试了大量的数据,表明采用电磁辐射法预测煤与瓦斯突出、冲击地压效果均很好.可见,用电磁辐射法超前预测煤岩动力灾害和检验防治措施效果是可行的.5　采掘过程电磁辐射机理的探讨分析 地层中的煤岩体未受采掘影响时,基本处于准平衡状态.掘进或回采空间形成后,周围煤岩体失去应力平衡,处于不稳定状态,必然要发生变形或破裂,以向新的应力平衡状态过渡.煤岩体承受应力越大,煤岩体变形破裂过程越强烈,电磁辐射信号越强.当采掘空间或巷道周围煤岩体处于基本稳定状态时,煤岩体仍然承受着上覆岩层的应力作用,处于流变状态,同样会产生电磁辐射.在采掘工作面前方,依次存在着三个区域,它们是松弛区域(即卸压带)、应力集中区和原始应力区.采掘空间形成后,煤体前方的这三个区域始终存在,并随着工作面的推进而前移.由松弛区到应力集中区,应力及瓦斯压力越来越高,电磁辐射信号也越来越强.在应力集中区,应力和瓦斯压力达最大值时,煤体的变形破裂过程也较强烈,电磁辐射信号最强.越过峰值区后进入原始应力区,电磁辐射强度将有所下降(图5),这与反映煤岩体应力状态的钻屑量指标变化完全一致.采用非接触电磁辐射法测定的是总体电磁辐射强度和脉冲数,预测范围包含了应力松弛区和应力集中区.煤与瓦斯突出是地应力(包括顶底板作用力和侧向应力)、瓦斯压力和煤岩体共同作用的结果,冲220地球物理学报(Chinese J .Geophys .)48卷　击地压是地应力(包括顶底板作用力和侧向应力)和煤岩体共同作用的结果,二者均是经过一个发展过程后产生的突变行为,发生前有明显的前兆:工作面前方煤岩体或含瓦斯煤岩体处于高应力状态,煤岩体电磁辐射信号较强,或处于逐渐增强的变形破裂过程中,煤岩体电磁辐射信号逐渐增强.煤岩体的应力越高,瓦斯压力越大,突出危险性越大.应力越高,冲击危险性越大.电磁辐射强度和脉冲数两个参数综合反映了煤体前方应力的集中程度和煤岩体突出或冲击危险的程度,因此可用电磁辐射法进行突出和冲击地压等煤岩动力灾害危险性预测.参考文献(Refer ences)[1]何学秋,刘明举.含瓦斯煤岩破坏电磁动力学.徐州:中国矿业大学出版社,1995He X Q,Liu M J.Fracture Electro-magnetic Dynamic of Coal orRock Containing Gas(in Chines e).Xuzhou:China Uni versity ofM ining and Technology 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