2回風(fēng)順槽瞬變電磁法探測報告

1、 山西寧武大運華盛莊旺煤業(yè)20102回風(fēng)順槽瞬變電磁法探測報告編制單位：地測科18 山西寧武大運華盛莊旺煤業(yè)有限公司20102回風(fēng)順槽瞬變電磁法探測報告編制：審核：批準(zhǔn)：莊旺煤業(yè)地測科2015年前言為了避免巷道掘進(jìn)中直接揭露含水構(gòu)造，我公司于2015年完成了井下20102回風(fēng)順槽掘進(jìn)工作面瞬變電磁法井下原始數(shù)據(jù)的采集，在對所獲原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、解釋分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合地質(zhì)資料，于2015年編制了莊旺煤礦井下現(xiàn)掘工作面瞬變電磁法物探報告，對測區(qū)內(nèi)工作面前方及工作面頂、底板附近的富水狀態(tài)作出了評價，劃分了工作面導(dǎo)水異常分布區(qū)域，基本查明了掘進(jìn)前方2號煤層開采可能出現(xiàn)威脅的導(dǎo)水通道，完成了本次勘探所承

2、擔(dān)的地質(zhì)任務(wù)。本次探測基本工作范圍為巷道掘進(jìn)方向，依據(jù)現(xiàn)場巷道施工情況，在巷道適當(dāng)位置采用礦井瞬變電磁探測技術(shù)進(jìn)行超前探測，結(jié)合我礦已有的水文地質(zhì)資料，對掘進(jìn)頭采用超前探的方法探測區(qū)域含水構(gòu)造發(fā)育情況，為后期布置探防水鉆孔設(shè)計提供依據(jù)。 一、物探勘探任務(wù)及目的：1）每條掘進(jìn)巷道超前探基本測線3條，每條測線11個物理點，總計11個物理點。2）探測掘進(jìn)頭順層的低阻體異常及分布范圍。3）分析測區(qū)內(nèi)含水構(gòu)造形態(tài)、水力聯(lián)系。4）對測區(qū)內(nèi)煤層開采或水害治理提供物理探測技術(shù)依據(jù)。5）為布置探防水鉆孔設(shè)計提供依據(jù)。二、礦井瞬變電磁（tem）的原理及特點礦井瞬變電磁和地面瞬變電磁法的基本原理的一樣的，理論上也完

3、全可以使用地面電磁法的一切裝置及采集參數(shù)，但受井下環(huán)境的影響，礦井瞬變電磁法與地面的tem的數(shù)據(jù)采集與處理相比又有很大的區(qū)別。由于礦井軌道、高壓環(huán)境及小規(guī)模線框裝置的影響，在井下的探測深度很受限制，一般可以有效解釋180m左右。另外地面瞬變法為半空間瞬變響應(yīng)，這種瞬變響應(yīng)來自與地表以下半空間層，而礦井瞬變電磁法為全空間瞬變響應(yīng)，這種響應(yīng)來自回線平面上下（或兩側(cè)）地層，這對確定異常體的位置帶來很大的困難。實際資料解釋中，必須結(jié)合具體地質(zhì)和水文地質(zhì)情況綜合分析。具體來說礦井瞬變電磁法具有以下特點：1受礦井巷道的影響礦井瞬變電磁法只能采用邊長1.5m的多匝回線裝置，這與地面瞬變電磁法相比數(shù)據(jù)采集勞動

4、強度小，測量設(shè)備輕便，工作效率高，成本低；2采用小規(guī)?；鼐€裝置系統(tǒng)，因此為了保證數(shù)據(jù)的質(zhì)量、降低體積效應(yīng)的影響、提高勘探分辨率，特別是橫向分辨率；3井下測量裝置距離異常體更近，大大的提高測量信號的信噪比，經(jīng)驗表明，井下測量的信號強度比地面同樣裝置及參數(shù)設(shè)置的信號強很多；4地面瞬變電磁法勘探一般只能將線框平置于地面測量，而井下瞬變電磁法可以將線圈放置于巷道底板測量，探測底板一定深度內(nèi)含水性異常體垂向和橫向發(fā)育規(guī)律，也可以將線圈直立于巷道內(nèi)，當(dāng)線框面平行巷道掘進(jìn)前方，可進(jìn)行超前探測；當(dāng)線圈平行于巷道側(cè)面煤層，可探測工作面內(nèi)和頂?shù)装逡欢ǚ秶鷥?nèi)含水低阻異常體的發(fā)育規(guī)律；5礦井瞬變電磁法對高阻層的穿透能

5、力強，對低阻層有較高的分辨能力。在高阻地區(qū)如果用直流電法勘探要達(dá)到較大的探測深度，須有較大的極距，故其體積效應(yīng)就大，而在高阻地區(qū)用較小的回線可達(dá)到較大的探測深度，故在同樣的條件下tem較直流電法的體積效應(yīng)小得多。三、礦井瞬變電磁法地球物理特征在探測富水區(qū)的位置及其分布范圍等方面，瞬變電磁法是目前最有效的方法之一，其物理基礎(chǔ)是富水區(qū)相對于周圍地層有明顯的電性差異。理論上講，干燥巖石的電阻率值很大，但實際上地下巖石孔隙、裂隙總是含水的，并且隨著巖石的濕度或者含水飽和度的增加，電阻率急劇下降，即賦水性的不均勻程度在瞬變電磁參數(shù)圖件上反映為電阻率的高低變化；當(dāng)巖層完整時其電阻率較高，受構(gòu)造運動或地下水

6、作用的影響，部分地段巖層破碎或裂隙發(fā)育，破碎程度及其含水的飽和度越大（砂巖、灰?guī)r富水性增強），巖石的導(dǎo)電性會顯著增強，地層電阻率會明顯降低，斷面圖上會有明顯的低阻異常反映。正常情況下，各層位電性在橫向上是相對均一的。當(dāng)存在局部低阻異常體（裂隙帶、富水區(qū)等）時，在斷面上就會出現(xiàn)局部低電阻率異常區(qū)。從鄰近井田鉆孔電測井資料分析，從地表到5號煤層，正常地層的電阻率是依次繼增的，當(dāng)巖層富水時，其電阻率會降低，和圍巖相比較形成低阻反映。為以導(dǎo)電性差異、電性感應(yīng)差異作前提的瞬變電磁法探測技術(shù)的運用提供了良好的地球物理前提。本區(qū)含煤地層為二疊系、石炭系太原組地層，煤層、圍巖、富水區(qū)與導(dǎo)水通道的電阻率差異明顯

7、，具有良好的瞬變電磁法勘探地質(zhì)條件。四礦井瞬變電磁工作儀器現(xiàn)場儀器使用的為武漢地大華睿地學(xué)技術(shù)有限公司生產(chǎn)的temhz75礦用瞬變電磁儀和temjf50礦用隔爆兼本安型發(fā)射機（大功率）組合實現(xiàn)。這套礦用瞬變電磁儀對低阻充水破碎帶反映特別靈敏、體積效應(yīng)小、縱橫向分辨率高，且施工快捷、效率高等優(yōu)點，既可以用于煤礦掘進(jìn)頭前方，也可以用于巷道側(cè)幫、煤層頂、底板等探測，為煤礦企業(yè)在生產(chǎn)過程中水患和導(dǎo)水構(gòu)造的超前預(yù)測預(yù)報提供技術(shù)手段。同時這套瞬變電磁儀系統(tǒng)可以通過加大發(fā)射功率的方法增強二磁場，提高信噪比，從而加深勘探深度；通過多次脈沖激發(fā)場的重復(fù)測量疊加和空間域多次覆蓋技術(shù)的應(yīng)用提高信噪比，應(yīng)用于工作復(fù)雜

8、、噪聲干擾大的煤礦井下水害超前預(yù)報使用，有效勘探深度能達(dá)到180米。圖1 cugtem礦井瞬變電磁儀實物圖圖2 儀器技術(shù)參數(shù)（1）圖3 儀器技術(shù)參數(shù)（2）五、工作布置與工作量、技術(shù)措施及質(zhì)量評述1本次礦井瞬變電磁法勘探試驗施工布置與工作量，沿巷道掘進(jìn)頭，布置測線3條，通過在掘進(jìn)頭移動發(fā)射接收線圈，形成3條超前探測的實測剖面。如圖所示：圖4 井下施工線框擺放角度示意2施工技術(shù)措施，礦井瞬變電磁法勘探裝置類型采用重疊回線組合裝置，邊長1.5m的激發(fā)和接收正方形線圈，激發(fā)線圈匝數(shù)4匝，接收線圈匝數(shù)5匝。供電電流檔為50a，供電脈寬10ms，采樣率16s。每個測點至少采用30次疊加方式提高信噪比，確保

9、了原始數(shù)據(jù)的可靠性。3質(zhì)量評述本次礦井瞬變電磁法勘探試驗數(shù)據(jù)采集，嚴(yán)格按瞬變電磁法技術(shù)規(guī)程電阻率測深法技術(shù)規(guī)程執(zhí)行，并通過加大發(fā)射功率的方法增強二磁場，提高信噪比等方法，保證了本次試驗的數(shù)據(jù)采集，從而保證了施工質(zhì)量。六礦井瞬變電磁法勘探資料處理與解釋（一）、礦井瞬變電磁法勘探資料處理與解釋基礎(chǔ)本次物探資料的解釋工作是在條件試驗基礎(chǔ)上，采取由已知到未知，由點到線，由線到面，由簡單到復(fù)雜的解釋原則。首先對探測數(shù)據(jù)進(jìn)行地下半空間和地形較正，消除地形對采集數(shù)據(jù)的影響。其次對地質(zhì)不均勻體進(jìn)行較正，消除不確定地質(zhì)因素對所采集數(shù)據(jù)的影響。通過數(shù)據(jù)處理，給出了每條測線探測的等視電阻率剖面圖。最后結(jié)合地質(zhì)資料，

10、把物探異常轉(zhuǎn)化為地質(zhì)異常。儀器采集的原始數(shù)據(jù)為歸一化電位值即電位對電流的比值。將數(shù)據(jù)室內(nèi)回放，原始數(shù)據(jù)打開后呈現(xiàn)如圖7所示的兩部分曲線，縱坐標(biāo)表示某個測點的實測v/i值，從上到下依次為130道，可以選擇更多道數(shù)。圖5 多測道視電阻率剖面圖分別表示值為10-2到104，以對數(shù)方式顯示，橫跨六個數(shù)量級，單位為“微伏/安培”；橫坐標(biāo)表示該記錄的若干個測點記錄，即實際采集了多少個采樣點；“x”表示第幾個測點記錄，“y”表示該測點某測道的實測v/i值。圖例右側(cè)表示多測道時間的標(biāo)注，時間從400微妙開始到60ms結(jié)束，中間分30個測道，不同測道用不同顏色標(biāo)注。從這個剖面圖上可以簡單的橫向分析出測區(qū)的電性大

11、致分布趨勢，峰值越大表示該區(qū)域地下的導(dǎo)電性較好，視電阻率就越趨于小，相對顯示低阻異常。這是在后續(xù)的數(shù)據(jù)處理及異常區(qū)判斷一個原始根據(jù)?？v向可從多測道圖的疏密程度來分析不同深度視電阻率的高低，曲線密集處表示該區(qū)域地下的導(dǎo)電性好，視電阻率??；曲線稀疏處表示該區(qū)域?qū)щ娦圆?，視電阻率高。?jīng)過相關(guān)計算可以得出每個測點的視電阻率值，然后用作圖工具成圖可以結(jié)合地質(zhì)及水文地質(zhì)情況直觀地判斷測區(qū)巖層的電性分布特點。（二）20102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭超前探資料解釋：1、20102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭巷口處超前探測共獲得實測扇形剖面1幅，圖中右邊色表條012區(qū)域為低阻異常區(qū)。下圖為20102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭視電阻率剖面圖解釋如下

12、：1圖6：20102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭巷口處超前探探測扇形剖面20102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭超前探扇形剖面資料解釋：依據(jù)圖6圖6中的1#相對低阻異常區(qū)位于掘進(jìn)頭右側(cè)幫，水平向右，距離掘進(jìn)頭左側(cè)幫約60150 m處，異常形態(tài)呈局部塊狀。根據(jù)實際現(xiàn)場情況，需進(jìn)行右側(cè)幫的鉆探驗證。220102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭距巷口150m處超前探資料解釋：20102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭距巷口150m處超前探測共獲得實測扇形剖面1幅，圖中右邊色表條012區(qū)域為低阻異常區(qū)。下面就是20102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭視電阻率剖面圖解釋如下1-180-160-140-120-100-80-60-40-2002040608010012014016018

13、0010203040506070809010011012013014015016017018004581215202540608090100圖7：20102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭距巷口150m處超前探測扇形剖面20102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭超前探測扇形剖面（如圖7）資料解釋：1）圖7的1#低阻異常區(qū)位于掘進(jìn)左側(cè)幫，水平向左，距離掘進(jìn)頭60180 m處，為異常區(qū)域。根據(jù)實際現(xiàn)場情況，需進(jìn)行左側(cè)幫的鉆探驗證。320102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭距巷口300m處超前探資料解釋：20102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭距巷口300處超前探測共獲得實測扇形剖面1幅，圖中右邊色表條012區(qū)域為低阻異常區(qū)。下面就是20102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭視電阻率

14、剖面圖解釋如下221圖8：20102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭距巷口300m處超前探探測扇形剖面20102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭超前探測扇形剖面（如圖8）資料解釋：1）圖8的1#低阻異常區(qū)位于掘進(jìn)頭正前方，距離掘進(jìn)頭約90180 m處，異常形態(tài)呈水平帶狀。根據(jù)實際現(xiàn)場情況，需進(jìn)行正前方向的鉆探驗證。2）圖8的2#低阻異常區(qū)位于掘進(jìn)頭左側(cè)幫，水平向左，距離掘進(jìn)頭約40100 m處，異常形態(tài)呈塊狀。根據(jù)實際現(xiàn)場情況，需進(jìn)行左側(cè)幫方向的鉆探驗證。420102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭距巷口450m處超前探資料解釋：20102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭距巷口450m處超前探測共獲得實測扇形剖面1幅，圖中右邊色表條012區(qū)域為低阻異常區(qū)。下面就是

15、20102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭視電阻率剖面圖解釋如下：21圖9：20102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭距巷口450m處超前探測扇形剖面（1）20102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭前超前探測扇形剖面（如圖9）資料解釋：1）圖9的1#低阻異常區(qū)位于掘進(jìn)頭正前方，距離掘進(jìn)頭約140180 m處，異常形態(tài)呈水平帶狀。根據(jù)實際現(xiàn)場情況，需進(jìn)行正前方向的鉆探驗證。2）圖9的2#低阻異常區(qū)位于掘進(jìn)頭左側(cè)幫，與硐軸線夾角2080之間，距離掘進(jìn)頭左側(cè)幫約50140 m處，異常形態(tài)呈水平帶狀。根據(jù)實際現(xiàn)場情況，需進(jìn)行左側(cè)幫方向的鉆探驗證。620102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭距巷口600m處超前探資料解釋：20102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭距巷口600m處超前探測共獲

16、得實測扇形剖面1幅。圖中右邊色表條012區(qū)域為低阻異常區(qū)。下面就是20102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭視電阻率剖面圖解釋如下1圖10：20102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭距巷口600m處超前探測扇形剖面20102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭超前探測扇形剖面（如圖10）資料解釋：1）圖10的1#低阻異常區(qū)位于掘進(jìn)頭右側(cè)幫，與硐軸線夾角5070之間，距離掘進(jìn)頭約80100 m處，異常形態(tài)呈塊狀。根據(jù)實際現(xiàn)場情況，需進(jìn)行右側(cè)幫的鉆探驗證。720102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭距巷口750m處超前探資料解釋：20102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭距巷口750m處超前探測共獲得實測扇形剖面1幅。圖中右邊色表條012區(qū)域為低阻異常區(qū)。下面就是20102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭視

17、電阻率剖面圖解釋如下圖11：20102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭距巷口750m處超前探測扇形剖面20102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭超前探測扇形剖面（如圖11）資料解釋：圖中無明顯低阻異常區(qū)。820102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭距巷口900m處超前探資料解釋：20102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭距巷口900m處超前探測共獲得實測扇形剖面1幅。圖中右邊色表條012區(qū)域為低阻異常區(qū)。下面就是20102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭視電阻率剖面圖解釋如下：圖12：20102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭距巷口900m處超前探測扇形剖面20102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭超前探測扇形剖面（如圖12）資料解釋：圖中無明顯低阻異常區(qū)。920102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭距巷口1050m處超前探資料解釋：

18、20102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭距巷口1050m處超前探測共獲得實測扇形剖面1幅。圖中右邊色表條012區(qū)域為低阻異常區(qū)。下面就是20102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭視電阻率剖面圖解釋如下1圖13：20102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭距巷口1050m處超前探測扇形剖面20102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭1號線超前探測扇形剖面（如圖13）資料解釋：1）圖13的1#低阻異常區(qū)位于掘進(jìn)頭左側(cè)幫，與硐軸線夾角6080之間，距離掘進(jìn)頭左側(cè)幫約6080 m處，異常形態(tài)呈局部塊狀。根據(jù)實際現(xiàn)場情況，需進(jìn)行左側(cè)幫方向的鉆探驗證。1020102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭距巷口1200m處超前探資料解釋：20102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭距巷口1200處超前探測共獲得實測扇形剖面

19、1幅，。圖中右邊色表條012區(qū)域為低阻異常區(qū)。下面就是20102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭視電阻率剖面圖解釋如下圖14：20102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭距巷口1200m處超前探測扇形剖面20102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭超前探測扇形剖面（如圖14）資料解釋：圖中無明顯低阻異常區(qū)。1120102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭距巷口1350m處超前探資料解釋：20102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭距巷口1350m處超前探測共獲得實測扇形剖面1幅，。圖中右邊色表條012區(qū)域為低阻異常區(qū)。下面就是20102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭視電阻率剖面圖解釋如下：圖15：20102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭距巷口1350m處超前探測扇形剖面20102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭超前探測扇形剖面（如圖15）

20、資料解釋：圖中無明顯低阻異常區(qū)。1220102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭距巷口1500m處超前探資料解釋：20102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭距巷口1500m處超前探測共獲得實測扇形剖面1幅，。圖中右邊色表條012區(qū)域為低阻異常區(qū)。下圖為20102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭視電阻率剖面圖解釋如下：圖16：20102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭距巷口1500m處超前探探測扇形剖面20102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭超前探扇形剖面資料解釋：依據(jù)圖16：圖中無明顯低阻異常區(qū)。1320102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭距巷口1650m處超前探資料解釋：1、20102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭距巷口1650m處超前探測共獲得實測扇形剖面1幅，圖中右邊色表條012區(qū)域為低阻異常區(qū)。下面就是20102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭視電阻率剖面圖解釋如下：21圖17：20102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭距巷口1650m處超前探測扇形剖面（1）20102回風(fēng)順槽掘進(jìn)頭超前探測扇形剖面（如圖17）資料解釋：1）圖17的1#低阻異常區(qū)位于掘進(jìn)頭右側(cè)幫，與硐軸線夾角6080之間，距離掘進(jìn)頭約80160 m處，異常形態(tài)呈水平帶狀。根據(jù)實際現(xiàn)場情況，需進(jìn)行右側(cè)幫方向的鉆探驗證。2）圖17的2#低阻異常區(qū)位于掘進(jìn)頭左側(cè)幫，與硐軸線夾角2060之間，距離掘進(jìn)頭左側(cè)幫約4090 m處，異常形態(tài)呈塊狀。根