瞬变电磁法在煤矿含水层探测中的应用研究

质资料的情况 来看 ， 有垂 向水力 联 系的 区域都是 局 具 部的 ， 其范 围一 般在几 十米 到一 百多米 。为 了掌握 这
种 导含 水 构 造 的赋 存 规 律 ， 般 采 用 较 密 的 测 量 点 距 ， 一 从 而可 以降 低 体 积 效 应 ， 高 勘 探 的横 向分 辨 率 。基 提 本 测 网密 度 设 计 为 ２ （ １ Ｏ Ｉ）×１ （ ， ｌ ０ ｍ） 即线 距 ２ ｍ， 距 ０ 点
１ 瞬 变 电磁 法
矿井瞬变 电磁法 的工作装 置主要 有 中心 回线 、 重
叠 回线 和 偶极 装 置 三 种 。三 种 装 置 形 式 各 有 优 缺 点 ，
瞬变 电磁 法 （ ｒｎｉ ｔ ｌ ｔ ｍ ｇ ｅｃＭｅ ｏｓ 简 Ｔａｓ ｎ Ｅｅ ｒ ａｎ ｔ ｔ ｄ ， ｅ ｃｏ ｉ ｈ
砂岩 含 水 层 在 空 间 上 的 电性 分 布 情 况 ， 以 在 轨 道 巷 、 可
磁场对地下介质 的分 辨 能力 不 同 ， 垂直分 量纵 向分辨
率相对较高 ， 水平分量横 向分辨率相对较 高 ， 电场和磁 场对 地下介 质的分辨能力也存在～定差异 。区内电阻 率分布与实际地层 具 有较好 的对应关 系 ， 明其能 够 说 反映出地下 电性分 布情况。所以根据 瞬变 电磁法 资料 和相关 地质 资料推 断 出对应深 度 富水 情况 ， 足煤矿 满 水文地质工作需要 ， 指导矿 井的建设 和开采 ， 保证矿井
要达到一定 的探 测深度 以感 应 到足 够强 的有用 的信
煤 层
息， 这就要求增 加发射 电流。一般采用 多 匝数 的小 回
线组合观测系统测量。
图 １ 电磁 仪 探 测 方 向示 意 图
・ 稿 日期 ：０ ０— ９— ９ 收 ２ １ ０ ２
对于煤矿水文地 质条件探 查工作 ， 了要 了解 主 除
的地方 ， 虽然从 图上不能判断富水 区的准确位 置 ， 为 但 地质解 释提供 了重要 的依据。
６ 结语
瞬变电磁法 采用 定源观 测 ， 以同 时观测 磁场水 可 平分量 、 磁场垂 直分 量和 电场水 平分量 。不 同方 向电
１ｍ。为使探测成果能够 比较全 面地反 映工作 面顶板 ０
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东 斜技 晨
２１年 期 ０１ 第２
瞬 变电磁 法 在 煤 矿 含 水 层 探 测 中 的 应 用研 究
田 华 ， 薛 成
（ 山东科技大 学， 东 青 岛 ２ ６ １ ） 山 ６ ５０
摘
要
在煤矿生产 中， 经常会遇到水患问题 ， 例如地下富水带 、 地下岩溶溶 洞、 积水采空 区等。若不及 时发现 、 处理 ， 会对煤 矿安全生产与人
一
工源电磁探 测方法 。它利用 脉 冲电流通过发 射线 圈， 产生并向地 下发送 一个 瞬变 的电磁 场 ， 再用线 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 ， 二次 场的大小及衰 减 该
速度 与 地 下 地 质 体 的 导 电性 有 关 ， 果 岩 石 裂 隙 发 育 如 丰富， 水量较大 ， 电性好 ， 二 次场 衰减慢 ； 之 ， 含 导 则 反
民生命财产造成严重威胁。 瞬变电磁 法法对低 电阻率地层反应比较敏感 ， 用该方法探测 、 发现水患问题 ， 为矿井避 免遭遇水患威胁提供 了有效
的手 段 。
关键 词 瞬 变 电磁 法 中 图分 类 号 Ｐ３ ． ６ １３
探 测 含 水层 文 献 标识 码 Ａ
３ 技 术 方 法 选 择 及 测 网 布 置
反映 ， 应根据实 际情况 和需 要改变发 射线 圈与 接收
线圈角度进行连续观测 ， 以获得扇形剖面 。 要在有 限的井下 空间布置装 置 ， 由于考虑到井 下 安全问题 ， 即使 在低 瓦斯 矿井尽 量加大井 下通风量 的
条件下 ， 发射电流也不 能太大。因此 ， 井下 瞬变 电磁法 须采用灵 敏度高 的仪器 和特殊 的工作方 式 ， 以便 在发 射 电流不 大的情况下增大超前探测距离∞ 。 另外 由于井下巷 道施工空间有限 ， 线圈不能大 ， 只 能采用边长在 ２ ｍ左 右的 回线组 合观测系统 测量。且
作者简介 ： 田华 （ ９４一） 男 ， １８ ， 研究生在读 ， 毕业 院校山东科技大
要含水层位及含 水体 的分 布规律外 ， 为关心 的是水 更 体的富集带及其垂向导通关系。根据 一般 矿井水 文地
学， 地球探测与信息技术专业 。
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夯 晨 舛技
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探测方 向
判断地下地质体 的电性 、 规模 、 产状等… 。
２ 矿 井 瞬 变 电 磁 法 矿井瞬变电磁法基本 上是 由地面移植 到井下 ， 但 是 因为 井 下 巷 道 内 四周 都 有 围岩 介 质 ， 收 线 圈接 收 接
到的信号是来 自发射线 圈周围全空间岩石 电性 的综合
般根据探测 任务要求 和井下 实际设施情 况确定 ， 其 根据 多匝小 回线 发射 电磁 波的方 向性特 征 ， 以 可
他参数 在正式工作前通过现场试验 即可确定。
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二次场衰减较快 。根据二次场衰减 曲线 的特征就可 以
利用矿井 瞬变 电磁 技术进行 多方位探 测 ， 一般认 为线 框平面 的法线方向即为探测的 目标 方向。在实测 中可 以根据勘探任务将线 圈平面灵活地调整到不 同的方 向 （ １， 图 ） 例如将发射线框和接收线框水平放置 于巷 道 ， 则探测巷道正上方顶板或正下方底板一定范 围的岩体 电性分布情况 ； 如果 将发射 线框和接 收线框 与水 平方 向成一定角度放置 于巷道 ， 则探 测巷道侧 上方 顶板 或 侧下方底板一定 范围的岩体 电性分布情况。根据探测 结果并充分结合地质 资料进行综 合分析 ， 就可 以确 定 顶底板富水异常 区的位置和范围。
称 Ｔ Ｍ） 一 种 建 立 在 电磁 感 应 原 理 基 础 上 的 时 域 人 Ｅ 是
在现场实测 中要 结合施工 条件、 探测任 务和装 置特点 等进行综合考虑加以选择 。除装 置形式外 ， 回线边长 、 匝数 、 重复频率、 积分 时间、 关断时间、 增益 等参 数选 择 是否合理也直 接影响测量结果。回线边 长和回线匝数