YCS512礦用本安型探水儀探測報告

1、YCS512礦用本安型瞬變電磁儀探測報告元江煤礦竺亠福州華虹智能科技股份有限公司YCS512礦用本安型瞬變電磁儀探測報告元江煤礦項目負(fù)責(zé)：程旭報告編寫：程旭審 核：趙虎提交單位：福州華虹智能科技股份有限公司提交時間：2014年04月20日目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 1簡述3 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 2 YCS512礦用本安型探水儀及原理簡介3 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 2.1礦用本安型探水儀

2、簡介3 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 2.2礦井瞬變電磁法基本理論及探測方法3 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 2.3 基本原理4 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 2.4礦井瞬變電磁法特點(diǎn)5 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 2.5礦井瞬變電磁法探測方向設(shè)計6 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 3現(xiàn)場探測布置和探測任務(wù)7 HYPERLINK

3、 l bookmark24 o Current Document 探測任務(wù)7 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 測線布置7 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 4 探測結(jié)果解析8 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 9302回風(fēng)巷左幫幫內(nèi)探測結(jié)果8 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 9302運(yùn)輸巷迎頭前方探測結(jié)果9 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 5

4、建議101簡述為了查明元江煤礦9302回風(fēng)巷左幫、302運(yùn)輸巷迎頭前方周邊富水性情況, 貴州元江煤礦委托福州華虹智能科技股份有限公司使用YCS512礦用本安型探水 儀在2014年04月20日進(jìn)行探測實(shí)驗工作。2 YCS512礦用本安型探水儀及原理簡介2.1礦用本安型探水儀簡介本次礦井瞬變電磁法探測儀器采用YCS512礦用本安型探水儀（見下圖），該 儀器具有抗干擾、輕便、自動化程度高等特點(diǎn)。數(shù)據(jù)采集由微機(jī)控制，自動記錄 和存儲，與微機(jī)連接可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)回放。根據(jù)本次探測任務(wù)的要求和巷道條件的實(shí) 際情況，采用2mX1m的多匝數(shù)矩形中心回線裝置進(jìn)行測量。根據(jù)勘探任務(wù)，將 線框直立于巷道及底板，并靠近探測

5、異常所在方向側(cè)幫。發(fā)射線框和接收線框分 別為匝數(shù)不等、且完全分離的兩個獨(dú)立線框，以便于與地下（前方）異常體產(chǎn)生 最佳偶合響應(yīng)。2.2礦井瞬變電磁法基本理論及探測方法瞬變電磁法或稱時間域電磁法（Time domain elec tromagne tic met hods）， 簡稱TEM，它是利用不接地回線或接地線源向地下發(fā)射一次脈沖電磁場，在一次 脈沖電磁場間歇期間，利用不接地線圈或接地電極觀測二次渦流場的方法。其基 本工作方法是：于地面或井下設(shè)置通以一定波形電流的發(fā)射線圈，從而在其周圍 空間產(chǎn)生一次磁場，并在地下導(dǎo)電巖礦體中產(chǎn)生感應(yīng)電流。斷電后，感應(yīng)電流由 于熱損耗而隨時間衰減。衰減過程一般分

6、為早、中和晚期。早期的電磁場相當(dāng)于 頻率域中的高頻成分，衰減快，趨膚深度?。欢砥诔煞謩t相當(dāng)于頻率域中的低 頻成分，衰減慢，趨膚深度大。通過測量斷電后各個時間段的二次場隨時間變化 規(guī)律，可得到不同深度的地電特征。2.3基本原理在導(dǎo)電率為。、導(dǎo)磁率為卩0的均勻各向同性大地表面鋪設(shè)面積為S的矩形發(fā)(1)射回線，在回線中供以階躍脈沖電流1，(1)其中:在電流斷開之前，發(fā)射電流在回線周圍的大地和空間中建立起一個穩(wěn)定的磁場。在t=0時刻，將電流突然斷開，由該電流產(chǎn)生的磁場也立即消失。一次磁場 的這一劇烈變化通過空氣和地下導(dǎo)電介質(zhì)傳至回線周圍的大地中，并在大地中激 發(fā)出感應(yīng)電流以維持發(fā)射電流斷開之前存在的

7、磁場，使空間的磁場不會即刻消 失。由于介質(zhì)的熱損耗，直到將磁場能量消耗完畢為止。tG圖V-1t?變電磁場的煙圈效應(yīng)8 - 2式中a為發(fā)射線圈半徑，2兀dtan 0 = 1.07 ,9 47很小時，可得r2-2），其向下傳播的速度為：ddv =dtJ兀by t0。當(dāng)發(fā)射線圈半徑相對于“煙圈”半徑，故“煙圈”將沿47度傾斜錐面擴(kuò)散（圖(4)從“煙圈效應(yīng)”的觀點(diǎn)看，早期瞬變電磁場是由近地表的感應(yīng)電流產(chǎn)生的, 反映淺部電性分布；晚期瞬變電磁場隨時間的變化規(guī)律，可以探測大地電性的垂 向變化。2.4礦井瞬變電磁法特點(diǎn)礦井瞬變電磁法基本原理與地面瞬變電磁法一樣，采用儀器和測量數(shù)據(jù)的各 種裝置形式和時間窗口也

8、相同。由于礦井瞬變電磁法勘探環(huán)境的限制，測量線圈 大小有限，其勘探深度不如地面深，一般深度在180m左右。地面瞬變電磁法為 半空間瞬變響應(yīng)，這種瞬變響應(yīng)來自于地表以下半空間地層；而礦井瞬變電磁法 為全空間瞬變響應(yīng)，這種瞬變響應(yīng)是來自于回線平面上下（或兩側(cè)）地層，這對 確定異常體的位置帶來困難。實(shí)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。礦井瞬變電磁法與地面瞬變電磁法相比具有以下幾個方面的特點(diǎn)：1）由于井下測量環(huán)境不同與地表，不可能采用地表測量時的大線圈（邊長 大于50m）裝置，只能采用邊長小于3m的多匝小線框，因此數(shù)據(jù)采集工作量小， 測量設(shè)備輕便，工作效率高，成本低；2）由于采用

9、小線圈測量，點(diǎn)距更密（一般為2-10m）,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，大大提高測量信號的信噪比，實(shí)際測量 結(jié)果說明，井下測量信號的強(qiáng)度比地面同樣有效面積的相同裝置測量的信號強(qiáng) 10-100倍。井下的干擾信號相對有用信號近似等于零（大于30ms時間段），而 地面測量信號在衰減到一定時間段（一般小于15ms ）就被干擾信號覆蓋，無法 識別有用異常信號；4）地面瞬變電磁法勘探一般只能將線圈平置于地面測量，而井下瞬變電磁 法可以將線圈置于巷道底板測量，探測巷道底板下一定深度內(nèi)含水異常體垂向和 橫向發(fā)育規(guī)律，也可以將線圈直立于巷道內(nèi)，當(dāng)線圈面平

10、行巷道掘進(jìn)前方，可進(jìn) 行超前探測；當(dāng)線圈面平行于巷道側(cè)面煤層，可探測工作面內(nèi)和頂、底板一定范 圍內(nèi)含水低阻異常體的發(fā)育規(guī)律。5）由于礦井瞬變電磁法勘探環(huán)境的限制，測量線圈大小有限，其勘探深度 不如地面深，一般深度在180m以內(nèi)效果比較理想。2.5礦井瞬變電磁法探測方向設(shè)計由瞬變電磁“雙煙圈效應(yīng)”可知，其電磁場等效電流環(huán)既“煙圈”將沿47 度傾斜錐面地下擴(kuò)散，因此，一次電磁場向遠(yuǎn)處傳播范圍為一個錐體（圖2-3a、 b），其中箭頭所指方向為探測方向。在巷道內(nèi)布置探測方向傾角主要是依據(jù)探測 距離和煤層傾角來確定線框的布置，同時根據(jù)儀器的探測深度范圍來確定測點(diǎn)相 隔距離，在保證勘探精度的同時盡量減少工

11、作量。圖2-3為探測錐體切面示意 圖，箭頭所指方向為探測方向，虛線部分為探測范圍，其有效探測范圍邊界與探 測方向為47夾角。為了探測到巷道掘進(jìn)前方及其頂、底板巖層內(nèi)賦水性，采用多匝線框，小回線測 量，設(shè)計探測方向為順巷道掘進(jìn)方向和與巷道掘進(jìn)方向所在巖層分別呈斜上 45、斜下45、順層三個方向（見圖2-4），發(fā)射線框和接收線框分別為匝數(shù) 不等、且完全重合的線框，以便與地下（前方）異常體產(chǎn)生最佳偶合響應(yīng)。巷道斷面發(fā)射線框90巷道尸順層探測方向巷道底板巷道斷面發(fā)射線框90巷道尸順層探測方向巷道底板圖2-4瞬變電磁法探測方向示意圖3現(xiàn)場探測布置和探測任務(wù)3.1探測任務(wù)1.查清迎頭前方及周邊富水性情況。

12、3.2測線布置本次探測工作開始于2014年4月20 日,在元江煤礦方大力配合下，對9302 回風(fēng)巷左幫及9302運(yùn)輸巷迎頭前方迎頭斜上45、順層和斜下方45進(jìn)行全空 間三維探測。共布置25個測點(diǎn)，每個測點(diǎn)探測三個方向，形成三個橫向上的剖 面，通過不同角度的探測結(jié)果分析迎頭前方的富水性情況（具體探測見圖2-4）。4探測結(jié)果解析4.1 9302回風(fēng)巷左幫幫內(nèi)探測結(jié)果165-65145-145125-125斗05525民板好桂何| 1薛購底精165-65145-145125-125斗05525民板好桂何| 1薛購底精45 附05-1015200510-15209302回風(fēng)巷頭圖1.9302回風(fēng)巷左幫

13、幫內(nèi)探測結(jié)果結(jié)合本次現(xiàn)場探測情況，判斷此次探測數(shù)據(jù)受9302迎頭積水區(qū)及幫上支護(hù) 影響，數(shù)據(jù)質(zhì)量一般，在探測的170m范圍內(nèi)，探測視電阻率值一般、巷道周邊 富水性一般，在頂板45及順層方向上，距離左幫50m左右位置處均存在一明 顯低阻區(qū)域，具體位置見上圖紅色點(diǎn)線，推測在此區(qū)域具有一定的富水性。在左 幫底板探測方向上距左幫40m處，測線尾端出現(xiàn)一個低阻區(qū)域，結(jié)合現(xiàn)場情況分 析此異常受現(xiàn)場干擾影響，推測此異常富水可能性較小。綜合結(jié)論：在9302回風(fēng)巷左幫所探測區(qū)域內(nèi)，頂板巖層視電阻值相對較低, 尤其是距左幫50m左右存在一明顯的低阻區(qū)域，推出此區(qū)域具有一定的富水性， 且富水區(qū)域沿著巷幫掘進(jìn)方向有越

14、來越近的趨勢。順層及底板富水性較弱，建議 根據(jù)煤礦防治水規(guī)定對上述相對低阻區(qū)域進(jìn)行鉆探驗證。4.2 9302運(yùn)輸巷迎頭前方探測結(jié)果9302je輸巷頂扳451S0-160-1：i-120-100：9302je輸巷頂扳451S0-160-1：i-120-100：S0：60：4：i-2：i-0-9302 S3 苕底 S.1618202224262830323436384042444648505254565860圖2. 9302運(yùn)輸巷迎頭前方探測結(jié)果結(jié)合本次現(xiàn)場探測情況，判斷此次探測數(shù)據(jù)現(xiàn)場干擾較小，數(shù)據(jù)真實(shí)可靠, 在切眼前方的200m范圍內(nèi)，探測視電阻率值相對較高、巷道周邊富水性較差;同時在距迎頭前80m位置處出現(xiàn)了比較明顯的阻值變化，推測在此處存在一明顯 的物性變化帶（僅供參考）。綜合結(jié)論：所探測區(qū)域內(nèi)巖層視電阻值較高，推出探測區(qū)域富水性較差，在 巷道迎頭80m處可能存在一物性變化帶，建議根據(jù)煤礦防治水規(guī)定對上述相 對低阻區(qū)域進(jìn)行鉆探驗證。5建議（1）建議礦方針對本次探測提出的相對低阻區(qū)域進(jìn)行打鉆作業(yè)；（2）需要說明的是，瞬變電磁儀在這些區(qū)域內(nèi)探測的盲區(qū)為15m左右，因 此要注意