瞬变电磁勘探在采空区积水探测中的应用

瞬变电磁法在煤矿老空水探测及断层含水性评价中的应用摘要:介绍了地面瞬变电磁技术的应用特点、工作原理及方法;阐述了瞬变电磁法在煤矿采空区积水探测、断层赋水评价方面的应用效果;圈定了采空区的范围、积水区域及易突水地段;为煤矿安全施工提供了依据。

关键词:瞬变电磁老空水断层水应用效果老空水是影响煤矿生产安全的主要因素之一。

瞬变电磁技术具有对低阻区敏感、体积效应小、探测方向性强、分辨率高、施工快速的优点,可以用来探测煤矿采空区积水,评价并圈定断层位置及赋水地段,为煤矿的各种水害防治提供依据。

瞬变电磁法(TEM)属时间域电磁法,是利用不接地回线或接地电极向地下发送脉冲式一次场,用线圈或接地电极观测由该脉冲磁场感应的地下涡流产生的二次电磁场(纯异常场)的空间和时间分布,达到在时间上由先到后、深度上由浅到深的探测目的,以了解地下介质的电性差异,圈定异常的形态,进而探测目标体。

1 测区概况新密市某煤矿由于多年来浅部小煤窑乱采滥挖,形成大面积采空区,并局部积水,对该矿深部煤的开采形成威胁。

为了解决该问题,我们采用瞬变电磁法测量,结合矿区地质和水文地质对矿区浅部老空水及深部断层水进行了探测,为该矿生产安全提供依据。

测区中西部多为浅部小煤窑采空区,东北部及外围为目前该矿采空区,测区南部边缘为前高村断层,贯穿东西全区。

区内几乎全部为第四系覆盖,地层由老至新叙述如下:1.1石炭系①本溪组:主要由铝质粘土岩、泥岩和硫铁矿层组成,厚度6.79—9.36m。

下段一般为黄铁矿层及铁质泥岩;上段主要由铝土矿、铝土质泥岩和粘土矿组成。

②太原组(一煤段):厚度75.47—103.49m。

分为下、中、上三段:下部灰岩段:为含生物碎屑或生物碎屑灰岩,夹泥岩、煤层、煤线。

中部碎屑岩段:以粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩及细中粒砂岩为主,夹薄层灰岩及煤层、煤线等。

上部灰岩段:以三层含生物碎屑灰岩和其下对应薄煤层为主,夹薄层砂质泥岩。

1.2二叠系①山西组:厚65.31—76.52m。

瞬变电磁法在煤矿采空区积水探测中的应用赵电波【摘要】多煤层开采过程中,上覆煤层采空区积水会给下伏煤层开采造成威胁.因此,在下伏煤层开采之前必须查明上覆煤层采空区及采空区积水的范围.以寺河煤矿二号井九七盘区为研究背景,采用瞬变电磁法对上覆3#煤层采空区及积水范围进行圈定,然后与拟视电阻率断面图进行对比分析,进而确定采空区的分布范围及赋存形态,并对电阻数据进行解释,确定采空区富水区域.【期刊名称】《江西煤炭科技》【年(卷),期】2017(000)003【总页数】4页(P30-33)【关键词】煤矿采空区;瞬变电磁法;低阻异常【作者】赵电波【作者单位】晋城煤业集团寺河煤矿二号井,山西晋城048019【正文语种】中文【中图分类】P631.3+252009年山西煤炭资源重组以来，各煤矿的生产效率及机械化程度大幅度提高，煤矿安全事故逐年减少，煤矿生产管理正由“粗放式”管理向“精细化”管理转变。

但由于前期小煤窑的以掘代采、短壁刀柱炮采，造成了煤炭资源的浪费，同时大面积的采空区给下伏煤层开采带来极大的威胁。

寺河煤矿二号井主采9#煤层，上覆为3#煤层，本井田上部大面积为寺河煤矿3#煤层采空区，局部为山西晋煤集团泽州天安海煤业有限公司、山西晋煤集团泽州天安苇町煤业有限公司、山西阳城皇城相府集团皇联煤业有限公司、山西阳城山城煤业有限公司、4个小煤矿的3#煤层采空区（见图1）。

按照“预测预报、有掘必探、有采必探、先探后掘、先探后采”的防治水原则[1]，盘（采）区开采之前应对矿井水文地质情况进行普查，重点普查采空区、关闭矿井老空（窑）及相邻矿井间积水等情况，为矿井生产过程中防治水工作的开展提供依据，确保煤矿的生产安全[2]。

瞬变电磁法（TEM）的原理是电磁感应定律，利用地下地质体的导电性和电磁差异性，通过不同电磁场之间的相互变化呈现出的特性进行分析。

瞬变电磁法与其它电法方法相比，不存在一次场的背景干扰，具有体积小，穿透高阻覆盖层能力较强，异常响应强和分层能力强，剖面测量及测深可以同时完成等优点。

瞬变电磁法在探测煤矿采空区及其积水区的应用
柳夏;卫荣富;韩玉雷
【期刊名称】《工程地球物理学报》
【年(卷),期】2014(011)002
【摘要】瞬变电磁法是目前工程勘察中应用较广的物探方法之一.该方法观测纯二次场,故分辨率高,可分辨出地下规模较小的不均匀体,尤其对低阻地质体反应灵敏.在山西七岭煤矿边界老窑采空区探测中,基于采空区及其积水区与完整围岩在视电阻率值上的明显物性差异,利用瞬变电磁法在视电阻率值上的相对低阻异常来圈定采空区及其积水区,为准确划分煤矿采空区及其积水区的位置提供依据.
【总页数】7页(P182-188)
【作者】柳夏;卫荣富;韩玉雷
【作者单位】河南省煤田地质局物探测量队,河南郑州450009;河南省煤田地质局物探测量队,河南郑州450009;河南省煤田地质局物探测量队,河南郑州450009【正文语种】中文
【中图分类】P631.3
【相关文献】
1.瞬变电磁法在煤矿采空区以及采空区积水探测中的应用 [J], 张落毅;张华;杨会
2.瞬变电磁法在煤矿采空区积水探测中的应用——以大同姜家湾煤矿为例 [J], 李刚
3.瞬变电磁法在煤矿富水区探测中的应用 [J], 郭峰伟;孙二峰;
4.昊兴塬煤业地面瞬变电磁法探测采空区及积水区应用研究 [J], 李璐
5.瞬变电磁法在煤矿富水区探测中的应用研究 [J], 张恒灿
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瞬变电磁法在煤矿防治水探测中的应用王国霞（湖南省煤田地质局物探测量队株洲市 412003）摘要瞬变电磁法利用接收二次场，对含水低阻体具有较高的灵敏度，在矿山水文勘查中可把老窑采空区积水区和岩溶发育区的含水地质体找到。

成功地利用该方法在冷水江市某煤矿防治水探测的工程实例说明，瞬变电磁法在我省煤矿中具有较好的推广价值。

关键词瞬变电磁法煤矿防治水1 瞬变电磁法应用原理瞬变电磁法属于时间域电磁感应法，瞬变电磁法的勘探原理是利用不接地回线或接地线圈向地下发送脉冲电流,以激励探测目标体感应二次电磁场,脉冲间歇期间利用线圈或接地电极观测二次场随时间变化的响应。

工作时,首先给发射线框提供直流电流,然后突然切断电源。

线框内的电流将发生一个突变。

根据麦克斯韦电磁理论,发射机电流突然降到零的过程,将在发射线框附近产生一次脉冲磁场, 该一次磁场又在地下产生感应涡流场,衰变的涡流场又会产生衰变的二次磁场,并随时间的推移不断向下、向外扩散。

低电阻率地质体如导水断层、富水区、金属矿体等能引起较强且衰减慢的二次涡流场,而贫水区等高阻体引起较弱且衰减快的二次场。

二次场的本质特征是由探测目标的物理性质及赋存状态决定，时间早晚与探测深度具有对应关系：早期信号反映浅部地层、地质信息，晚期信号反映深部地层、地质信息。

一般来说，探测目标的几何规模越大、埋藏越浅、导电性越好，则二次场的信号越强、持续时间越长。

通过分析“二次场”的空间分布特性和时间特性，可以推测解释地层或地质目标体的几何和物性特征。

由于是在没有一次场背景的情形下观测纯二次场异常，因而异常更直接、探测效果更明显、原始数据的保真度更高。

其工作原理见图1-1。

t>0T X图1-1 瞬变电磁原理示意图图1-2 重叠回线装置示意图由于采用线圈接收感应电动势V2，故对空间的电磁场或其它人文电磁场（也就是通常所说的干扰）敏感。

为了减少此类干扰，采用尽量大的发射电流，以获取最大的激励磁场，增加信噪比，压制干扰。

瞬变电磁法在伊田煤矿探放水中的应用摘要：采用瞬变电磁法（tem）在山西潞安集团蒲县伊田煤业有限公司探查煤矿采空区积水分布情况、断层等构造的含导水性情况及二#煤底板的富水性情况，为矿井防治水工作的合理实施提供依据。

关键词：瞬变电磁法煤矿采空区含水性山西潞安集团蒲县伊田煤业有限公司一座资源整合矿井，区内老矿井较多，开采时间较长，对矿井的安全生产造成极大的隐患。

1、瞬变电磁法勘探原理瞬变电磁法属于时间域电磁法，以通电导线为场源，激励并探测目的物感生的二次电流，在脉冲间隙测量二次场随时间的变化响应，以此判断地下是否存在多层采空区，具有分辨率高、受地形影响小、工作效率高、灵敏度高、能穿透高阻覆盖层等优点。

瞬变电磁法（简称tem）是利用不接地回线或接地线圈向地下发送脉冲电流，以激励探测目标体感应二次电磁场，脉冲间歇期间，利用线圈或接地电极观测二次场随时间变化的响应。

瞬变电磁的基本原理是：工作时，首先给发射线框供一直流电流，然后突然切断电源。

线框内的电流将发生一个突变。

根据麦克斯韦电磁理论，发射机电流突然降到零的过程中，将在发射线框附近产生一次脉冲磁场，该一次磁场又在地下产生感应涡流场，并产生衰变的二次磁场，随时间的推移不断向下、向外扩散。

这种变化的电场和磁场交替产生，由近及远，扩散的速度与地下岩层的电阻率有关，不同时间扩散到不同深度。

低电阻率地质体如导水断层、富水区、金属矿体等能引起较强且衰减慢的二次涡流场，而贫水区等高阻体引起较弱且衰减快的二次场。

由于早期信号反映浅部地电特征，晚期信号反映较深部地电特征，这就可以达到测深的目的。

2、在山西潞安集团蒲县伊田煤业有限公司煤矿探放水中的应用中取得的地质成果本次勘探施工区域面积约10.46km2，野外工作采用二维测网布置为40（m）×40（m），即线距40m，点距40m，在测区范围内共布置测线113条，每条测线上坐标点不等。

检查点按10%考虑，共设计工作量约为8740个物理点。

地质勘探G eological prospecting地面瞬变电磁法勘探在矿井中的应用王 云摘要：矿井地质条件复杂，勘探工作环境也越来越复杂，对矿井地下含水结构的检测要求也越来越高。

为了确保矿井的安全，迫切需要开发高精度的检测手段和技术。

瞬变电磁探测技术是一种主要的探测手段，它适用于金属矿范围内的小型窑、古窑采空区，可以确定采空区的具体位置和积水情况等。

本文以A公司地面瞬变电磁勘探井田区域内的采空区为例，探讨了瞬变电磁法在勘探采空区方面的方法和应用。

通过对瞬变电磁检测技术的改进，提高了检测和定位的精度，对矿井的安全掘进、水患预报和水防治等方面发挥了重要指导作用。

关键词：矿井古窑采空区；瞬变电磁法勘探；水害防治由于乱采乱挖，采空区围岩破碎，采空区空间结构错综复杂，导致采空区和水的分布不够全面，给采矿工作带来了巨大的安全风险。

在矿井中，因采空区积水而引发的水灾事故也是屡见不鲜。

因此，在开采之前，必须对采空区的积水进行科学探测。

目前，瞬变电磁法、直流电法等地质勘探技术已被广泛应用于金属矿井下积水的探测，然而直流电法由于地形的限制受到了很大的约束。

瞬变电磁测量技术是一种用于测量地下介质的电磁测量技术，它能够在脉冲不连续过程中产生涡流，并且在脉冲中断之后不会立即消失；随着时间的推移，次级场的衰减规律主要与超导体的导电性、体积大小、埋入深度、发射电流的形状和频率有关。

由于该方法对低电阻体非常敏感，施工方便，并且受地形影响较小，因此成为目前矿井水患勘查的首选方法。

1 矿井瞬变电磁法基本原理1.1 基本原理矿山瞬变电磁场法是基于地表瞬变电磁场方法，在考虑矿山地质条件和勘查要求的基础上发展起来的一种瞬变电磁场方法。

该方法通过利用不同地质体之间的电导率差异，采用一次或多次的脉冲磁场，并在间歇时间内通过线圈或地电极对二次涡流进行观察。

以不接地回线为例，矿山瞬变电磁法的观测设备主要由发射回线和接收回线构成。

工作过程包括发射、电磁感应和接收。

《瞬变电磁法勘探煤矿双层积水采空区低阻屏蔽问题的研究》篇一一、引言煤矿开采过程中，由于各种因素的影响，常常会出现采空区积水问题。

特别是双层积水现象，即上层积水与下层积水同时存在，给煤矿安全生产带来了极大的隐患。

瞬变电磁法作为一种有效的地球物理勘探方法，在煤矿采空区积水探测中具有广泛的应用。

然而，在双层积水的特殊环境下，低阻屏蔽问题成为了影响勘探效果的关键因素。

本文将重点研究如何利用瞬变电磁法解决煤矿双层积水采空区的低阻屏蔽问题。

二、瞬变电磁法基本原理瞬变电磁法是一种利用电磁感应原理进行探测的地球物理方法。

其基本原理是通过向地下发送一次短暂的电磁场，然后观测由地下介质产生的二次电磁场响应，从而推断地下地质结构。

该方法具有分辨率高、探测深度大、受地形影响小等优点，在煤矿采空区积水探测中具有广泛的应用前景。

三、双层积水采空区低阻屏蔽问题在煤矿双层积水的采空区中，由于上下两层积水的存在，导致低阻屏蔽问题严重。

低阻屏蔽会使得电磁场在传播过程中发生严重的能量损失和信号衰减，进而影响瞬变电磁法的探测效果。

双层积水的存在还会导致电磁场的多次反射和折射，使得地下介质的地电结构变得复杂，进一步加大了探测的难度。

四、解决低阻屏蔽问题的策略针对双层积水采空区低阻屏蔽问题，本文提出以下解决方案：1. 优化发射装置：采用高频发射装置以提高电磁场的穿透能力，从而减小低阻屏蔽的影响。

同时，优化发射装置的布局和参数，以适应不同地质条件下的探测需求。

2. 改进数据处理方法：通过采用先进的信号处理技术和数据解释方法，提取出被低阻屏蔽遮盖的异常信号，提高勘探的精度和准确度。

例如，可以运用三维成像技术来分析瞬变电磁场的三维空间分布，为地下地质结构的精确推断提供依据。

3. 多方法联合探测：结合其他地球物理勘探方法（如地震波法、电阻率法等）进行联合探测，以弥补瞬变电磁法在双层积水采空区低阻屏蔽问题上的不足。

通过综合多种方法的优势，提高勘探的全面性和可靠性。

瞬变电磁法与激发极化法在采空积水区探测中的应用张艳龙【摘要】In order to more accurately detect the scope of the gob water,investigation and exploration were carried out on the gob water flood in the serious gob water flood area according to the influence degree of the gob water on the mine safety production by using a variety of geophysical methods.Introduction was made on the transient electromagnetic method and the induced polarization method from the aspects of their basic principle and data processing,and through the analysis of the engineering cases,discussion was made on the application effect of two methods in the gob water detection.The research results showed that using the transient electromagnetic method and the induced polarization method for comprehensive detection and interpretation could more accurately inferred the gob water scope,and the verification results by exploration boring was more consistent with the inference.%为更加准确地探测采空积水区范围,根据采空区积水对安全生产的影响程度,突出水患调查重点区域,采用多种物探手段开展采空积水区水患调查和勘查工作.从基本原理和数据处理方面对瞬变电磁法与激发极化法进行了介绍,通过工程案例分析,对这两种方法在采空积水区探测方面的应用效果进行了探讨.研究结果表明,采用瞬变电磁法与激发极化法进行综合探测与解释,所推断的采空积水区范围更为准确,钻探验证结果与推断情况较为一致.【期刊名称】《矿业安全与环保》【年(卷),期】2017(044)003【总页数】4页(P40-42,48)【关键词】瞬变电磁法;激发极化法;激电效应;采空积水区;综合探测【作者】张艳龙【作者单位】中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆 400037【正文语种】中文【中图分类】TD741为加强煤矿防治水基础工作，进一步摸清煤矿水文地质情况，提高山西省资源整合矿井水文地质勘探程度，从源头上有效防范和坚决遏制重特大透水事故的发生，根据采空区积水对安全生产的影响程度，结合采掘计划，突出水患调查重点区域，采用多种物探手段开展采空积水区水患调查和勘查工作。