本文關(guān)鍵詞：瞬變電磁新技術(shù)在隧道超前地質(zhì)預(yù)報中的應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

常奮斌

（淮北礦業(yè)集團(tuán)蘆嶺煤礦，安徽 宿州 234000）

摘　要：文章以礦井瞬變電磁法的扇形觀測系統(tǒng)在錢營孜煤礦西風(fēng)井掘進(jìn)巷道中的應(yīng)用為例，分析了礦井瞬變電磁法在煤礦水文地質(zhì)方面工作的作用，也闡述了扇形觀測系統(tǒng)與常規(guī)的觀測系統(tǒng)相比的優(yōu)點(diǎn)。為礦井瞬變電磁方法的發(fā)展及在礦井水文地質(zhì)工作中的推廣做出了一定的貢獻(xiàn)。

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關(guān)鍵詞 ：礦井瞬變電磁；扇形觀測系統(tǒng)；水文地質(zhì)；數(shù)據(jù)采集

中圖分類號：TD6文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1000-8772（2014）13-0203-01

1 礦井瞬變電磁法的基本原理

瞬變電磁法屬時間域電磁感應(yīng)方法。其探測原理是：在發(fā)送回線上供一個電流脈沖方波，在方波后沿下降的瞬間，產(chǎn)生一個向回線法線方向傳播的一次磁場，在一次磁場的激勵下，地質(zhì)體將產(chǎn)生渦流，，其大小取決于地質(zhì)體的導(dǎo)電程度，在一次場消失后，該渦流不會立即消失，它將有一個過渡（衰減）過程，該過渡過程又產(chǎn)生一個衰減的二次磁場向掌子面?zhèn)鞑�，由接收回線接收二次磁場，該二次磁場的變化將反映地質(zhì)體的電性分布情況。如按不同的延遲時間測量二次感生電動勢V（t），就得到了二次磁場隨時間衰減的特性曲線。如果沒有良導(dǎo)體存在時，將觀測到快速衰減的過渡過程；當(dāng)存在良導(dǎo)體時，由于電源切斷的一瞬間，在導(dǎo)體內(nèi)部將產(chǎn)生渦流以維持一次場的切斷，所觀測到的過渡過程衰變速度將變慢，從而發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體的存在。瞬變電磁場在大地中主要以“煙圈“擴(kuò)散形式傳播，在這一過程中，電磁能量直接在導(dǎo)電介質(zhì)中傳播而消耗，由于趨膚效應(yīng)，高頻部分主要集中在地表附近，且其分布范圍是源下面，較低頻部分傳播到深處，且分布范圍逐漸擴(kuò)大[1-8]。

2 井下觀測系統(tǒng)布置

本次探測主要是探測巷道順層前方、頂板、底板的富水性，所以在測點(diǎn)上共布置三個探測方向，一個是線圈平面方向是平行巷道掌子面朝法線方向探測，一個方向是斜上45°方向探測巷道傾頂板方向，一個是斜下45°方向探測巷道傾底板方向。西三軌道山上山巷道迎頭立面較小，礦井瞬變電磁法的發(fā)射和接收線圈的幾何尺寸受到的一定的制約。現(xiàn)場觀測系統(tǒng)布置時只能采用多匝小回線的發(fā)射和接收裝置形式，即邊長為2m。測點(diǎn)布置在巷道迎頭里面附近，從巷道迎頭左側(cè)開始，左右兩側(cè)各布置了3個測點(diǎn)，每個測點(diǎn)處在豎直方向上采集3組數(shù)據(jù)，依此為超前頂板、超前順層、超前底板，其中頂板和順層方向數(shù)據(jù)采集時天線法線方向約與迎頭立面成45°，順層方向天線與迎頭立面垂直。本次探測是軌道迎頭前方的電阻率變化情況，巷道設(shè)計(jì)在停頭位置做相應(yīng)的變化，即在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)天線，使天線的法線方向與巷道的左側(cè)分別成60°、30°、45°和90°的夾角進(jìn)行探測。當(dāng)天線的法線方向與巷道迎頭界而垂直時，根據(jù)其主迎頭斷面的寬度布置4個測點(diǎn)；到巷道迎頭右側(cè)時類似左側(cè)方法分別成90°、30°、45°和60°的夾角進(jìn)行探測、右?guī)筒贾?個測點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)從多個角度采集數(shù)據(jù)，稱之為“扇形”測深系統(tǒng)技術(shù)。

3 結(jié)果解析及結(jié)論

由圖1可見迎頭前方的視電阻率剖面，從觀測系統(tǒng)中可以看出，本次探測的所有測點(diǎn)均分布在巷道平面上，為重點(diǎn)解釋區(qū)域；本次實(shí)際探測掘進(jìn)巷道迎頭前方100m，解釋迎頭前方80m，盲區(qū)20 m。針對前方探測結(jié)果解釋如下：

（1）掌子面前方20-40m段范圍內(nèi)頂板、順層與底板的視電阻率值較高，相對較高，該段巖性變化不大，不存在低阻異常；

（2）掌子面前方40-60m段范圍內(nèi)頂板、順層與底板的視電阻率值均有所降低，與迎頭相比電阻率存在變化，相比巖性有所變化，注意支護(hù)；

（3）60m-100m左右，視電阻率的結(jié)果跳躍較大，特別是巷道的左上方及前方，推測是存在構(gòu)造或者是破碎帶，掘進(jìn)到此處時請注意支護(hù)與超前鉆孔探放水，以探查引起視電阻率變化的地質(zhì)原因；

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參考文獻(xiàn)：

[1] 武軍杰.瞬變電磁新技術(shù)在隧道超前地質(zhì)預(yù)報中的應(yīng)用研究.[碩士論文] 長安大學(xué)，2005.

[2] 李志聃.煤田電法勘探.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1990.

[3] 鄭永祥，郗金棟.礦井無線電透視法試驗(yàn)研究.煤田地質(zhì)與勘探.1978.03：22-31.

[4] 何峰，蔣維慶.礦井音頻電透視的應(yīng)用.中國煤炭學(xué)會第六屆青年科技學(xué)術(shù)研討會論文集.2000.

[5] 于景邨.礦井瞬變電磁理論與應(yīng)用技術(shù)研究.[博士學(xué)位論文] 中國礦業(yè)大學(xué).1999.

[6] 岳建華，姜志海.礦井瞬變電磁探測與應(yīng)用.能源技術(shù)與管理.2006（5）.

[7] 劉志新.礦井瞬變電磁場分布規(guī)律與應(yīng)用研究.[博士學(xué)位論文]中國礦業(yè)大學(xué).2007.

[8] 姜志海.巷道掘進(jìn)工作面瞬變電磁超前探測機(jī)理與技術(shù)研究.中國礦業(yè)大學(xué).2008.

（責(zé)任編輯：趙蕾）

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