矿井老空水超前探测瞬变电磁响应特征

为提升瞬变电磁超前探测矿井老空水的准确性,通过建立掘进工作面前方不同位置的老空水模型,采用基于非均匀网格的三维时域有限差分法进行正演模拟,结合实例分析了全空间条件下老空水的瞬变电磁场响应特征。结果表明:存在老空水的区域瞬变电磁场响应曲线明显畸变,观测信号以老空水影响下的电磁场衰减信息为主;老空水距离发射源越近,磁场响应时间越早,法线方向的磁场分量低阻响应更强;采用多方向多角度的瞬变电磁观测系统有利于定位矿井老空水的空间位置和分布范围。     

井下钻孔电阻率法典型地电模型三维正演模拟

为了有效探测工作面底板水害发育情况,保证安全回采,采用井下钻孔电阻率法三维有限元对典型导含水地质异常体模型进行正演模拟;研究了全空间三维有限元正演理论,分析了不同装置类型的电位分布规律,建立了断层、陷落柱、采空区地电模型并进行三维有限元正演模拟,研究了不同地质异常体模型的电位分布情况。模拟结果表明:电位分布呈现低阻区域稀疏而高阻区域稠密的特点,电位梯度呈现低阻区域变小而高阻区域变大的规律;采用井下钻孔电阻率法探测底板水害更贴近目标体,模拟效果好。     

矿井瞬变电磁法探测异常体空间定位技术研究

矿井瞬变电磁法的全空间效应给异常体的空间定位带来一定的困难。通过物理模拟实验,研究了低阻异常体位于距离工作面底板不同垂直距离时的瞬变电磁响应特征。实验结果表明:向工作面底板进行多角度探测时,改变低阻异常体与工作面底板之间的距离,对比分析其响应特征,可实现异常体的空间定位。     

矿井瞬变电磁法探测顶板低阻岩层富水性

为研究矿井瞬变电磁法探测麦垛山煤矿工作面顶板侏罗系低阻岩层富水性的效果，建立了工作面顶板低阻岩层局部富水的全空间三维地质模型，分析总结其电磁响应特征。根据麦垛山煤矿顶板岩层富水性矿井瞬变电磁法探测工程应用情况，结合已知水文地质资料，对探测结果进行分析与解释，后期探放水钻孔较好地验证了圈定的相对低阻异常范围的准确性。研究表明：矿井瞬变电磁法能够实现对采煤工作面顶板侏罗系低阻岩层中富水区的准确探查，可为受顶板水害威胁且具有类似电性特征的工作面的开采提供安全地质保障。     

地空瞬变电磁在积水采空区探测中的应用

神府东胜煤田地形条件较为复杂,小煤窑分布较多,留下的采空区积水对相邻现有煤矿造成较大的安全隐患,采用地空瞬变电磁对积水采空区进行勘探,不仅可以解决地形对施工的影响,而且可以提高工作效率。根据神府东胜侏罗系煤田纵向上整体具有"低阻—高阻—低阻"的地电特征,建立了K型地质模型,通过三维时域有限差分方法正演,研究了K型地质模型及其存在低阻体情况下的地空瞬变电磁法曲线形态特征,采用具有自适应功能的约束反演方法,获得了低阻体响应特征。将此应用于侏罗系煤田积水采空区的探测中,成功探测到低阻异常区2处,经钻探验证为积水采空区。     

全空间瞬变电磁场低阻层屏蔽效应数值模拟研究

为了准确探测掘进工作面顶底板富水情况,对含低阻层地层瞬变电磁响应进行数值模拟,结果表明:全空间瞬变电磁场在传播过程中接触到低阻层时,感应涡流场覆盖在低阻层中,削弱了深部地层中含水异常体的响应,延缓了瞬变电磁场往其余地层中的传播,低阻层的屏蔽作用导致探测深度变小,信噪比下降。     

钻孔瞬变电磁法扫描探测磁芯线圈激励电磁场响应特征

瞬变电磁测井一般采用超小线圈作为发射装置，由于激励产生的瞬变电磁场强度较低，仅能进行钻孔孔壁岩层探测，无法实现钻孔外围径向远距离探测及地质异常体精确定位。基于全空间瞬变电磁场相关理论，提出钻孔瞬变电磁法(BTEM)扫描探测方法，利用磁芯线圈激励电磁场，增强发射磁矩，提高钻孔瞬变电磁法的径向探测距离。同时，通过灵活调整线圈方向，对钻孔孔壁进行360°扫描，实现钻孔径向方向全方位探测，提高钻孔瞬变电磁法对含水地质体的空间分辨率和定位精度。建立钻孔全空间三维地质-地球物理模型，提出优化的网格剖分策略，采用特殊网格结构对钻孔中磁芯线圈进行网格加密及规范化，提高数值模拟精度。采用有限单元法分别计算均匀介质条件下钻孔瞬变电磁法磁芯激励电磁场响应以及含有低阻地质异常体时钻孔瞬变电磁法不同装置探测的瞬变电磁场响应，分析了共面偶极装置及共轴偶极装置以及不同几何参数对应的瞬变电磁场响应特征，采用全空间全区视电阻率计算及时深转换算法进行全空间电阻率成像。研究表明，在钻孔瞬变电磁法超小线圈中加入磁芯可以显著增强电磁场强度，并且增强的幅度与磁芯的直径和长度成正比，相比较而言，增大磁芯长度对电磁场响应的增强作用更...     

桑树坪2#井1319工作面巷-孔瞬变电磁方法试验研究

工作面内含水异常体位置、形态和方位的确定是电法数据解释的主要任务,是保障煤矿安全开采的基本条件。巷-孔瞬变电磁探测利用钻孔作为施工空间,既有效压制巷道中的各干扰因素,且空间上距离异常体更近从而取得更强的异常响应,是一拓展钻孔控制范围的探测方法。在桑树坪煤矿某工作面钻孔中开展巷-孔瞬变电磁探测,通过对三分量数据的分析,圈定了2处低阻异常体,与音频电透视结果相比,该方法可以更精细地确定异常体位置、形态和方位,显著提高准确判断异常体地质特性的准确性,对于指导工作面安全回采有重要意义。     

矿井瞬变电磁重叠回线耦合响应三维正演模拟

矿井瞬变电磁法受制于施工环境而只能采用边长小于3m的重叠回线,其探测效果取决于回线与三维地电体的耦合情况。基于瞬变电磁场的"烟圈效应"理论,利用其扩散方程,推导出三维时域有限差分方程,用VC编制程序,模拟重叠回线的耦合响应特征。结果表明:重叠回线位于K型地电模型中间层时,发射线框平面垂直地层激发时的耦合响应最强,平行地层时的耦合响应最小;重叠回线位于H型地电模型中间层时,耦合响应与K型地电模型相反;当低阻地电体存在于K型地电模型中,重叠回线平面法向指向低阻地电体时响应最强。因此,应用矿井瞬变电磁法时可设计多个探测角度,使低阻地电体与重叠回线达到最佳耦合,有利于低阻地电体的识别,提高矿井瞬变电磁法的探测精度。     

瞬变电磁法在探测煤矿采空积水区的应用

探测煤矿采空积水区通常较难,但可以充分利用瞬变电磁法对低阻地质体反应灵敏和分辨率高的特点,通过精细处理和分析研究,从而有效地探测采空积水区.以吉林某煤矿和山西某煤矿采空积水区探测为例,介绍了瞬变电磁法在探测煤矿采空积水区中的应用及效果.     

基于钻孔瞬变电磁法的断层富水性三维空间探测

断层是导通含水层的主要通道,在煤矿生产过程中采用物探、钻探等手段提前查明断层富水性是非常必要的工作。针对该问题,通过在探查钻孔中采用钻孔瞬变电磁法三分量探测技术,通过理论数值模拟和在济宁三号煤矿应用表明,钻孔瞬变电磁法三分量中的X、Y分量响应形态的“S”形态和反“S”形态以及Z分量的单峰形态,可以判断出异常在钻孔周围的空间展布范围,孔中噪声水平更低、探测半径可以达到32 m,探测结果对异常地质体的划分更加精细,通过三维空间成图判别了异常体主要来自煤层顶板,指导了矿方后续该区域的防治水工作,证明了该方法的有效性,同时为煤矿巷道掘进和工作面回采前的地质预报提供了新的技术手段。     

综合物探方法在陷落柱探测中的应用

针对煤矿巷道掘进面前方地质构造预报问题,采用矿井瞬变电磁和瑞雷波综合超前探测技术对小回沟矿1号西回风大巷进行探测,划定异常区域进行钻探验证。结果表明:使用综合物探技术能准确预测掘进面前方陷落柱的范围及含水情况,对类似地质条件的矿区的安全掘进具有一定的示范作用。     

高突综采工作面地质灾害超前综合探测技术

矿山作业是一项比较危险的工作,多年来高突综采工作面时常发生大型事故,危害矿工人身安全。为了降低事故发生率,提出高突综采工作面地质灾害超前综合探测技术方法。通过划分高突综采工作面相关地质灾害,分析煤矿矿体变形灾害、地下水导致的地质灾害及矿体内灾害,明确每种灾害类别的具体灾害内容。采用高密度电阻法、瞬变电磁法、槽波探测技术组建超前综合探测技术预测地质灾害结果,实现地质灾害超前综合探测。利用综合探测技术完成工程概况探测,地质灾害探测精度较高、探测范围覆盖全面、实时性较优。     

富水构造地质异常体矿井直流电法超前探查响应特征

掘进工作面前方隐伏的富水地质构造一直是影响煤矿安全生产的一大隐患,对巷道前方富水异常构造的准确定位,能够及时预警并采取合理的防治措施,确保矿井安全生产。矿井直流电法超前探测技术是煤矿掘进工作面超前预报的重要手段之一,建立了几种富水低阻地质异常体三维模型,通过COMSOL Multiphysics模拟,分析探讨了低阻地质异常体在三维空间中不同展布形态下的矿井直流超前探测响应。研究结果表明,掘进工作面前方低阻地质异常体的不同展布形态对直流电法超前探测结果有很大影响。当地质异常体走向与巷道展布方向一致时,异常响应幅值最大,分辨率最高,但异常的定位位置相对于地质异常体位置有所偏差;当地质异常体走向与巷道展布方向垂直时,异常响应幅值最小,异常分辨率最低,但定位的异常位置与地质异常体位置重合,且异常范围最小。     

井上下综合物探技术在益东煤矿工作面安全开采中的应用（10月增刊）

益东煤矿为了掌握工作面水文地质条件及工作面内冲刷带等地质异常体,探讨出了一套行之有效的工作面井上下综合物探手段：在工作面开采之前采取地面瞬变电磁法对覆岩富水性进行探查,同时根据工作面两巷掘进揭露情况,选择采用槽波、井下瞬变电磁和无线电波透视法对工作面构造、冲刷带异常区和顶板覆岩富水性进行综合探测。探测结果为煤矿的安全生产提供了地质保障并提高了生产效率。     

煤矿采空区无损探测方法研究

随着煤矿的兼并重组以及资源整合,致使小煤矿采空区成为煤矿安全开采的突出隐患,为了对小煤矿采空区进行精确的探测,采用无损探测（综合物探）法,研究了瞬变电磁法、高密度电法等原理、然后分别采用三维地震综合法、高密度二维地震法、瞬变电磁法和高密度电法对该煤矿进行了探测,研究得出,二维探测结果和三维综合探测结果,在空间上异常区域具有较高的吻合关系,然后根据该异常区域,在地面圈定了7个验证孔的坐标,由验证孔的工程勘探,验证了该煤矿采空区的位置以及形成采空区的原由,表明了综合物探法对煤矿采空区的探测是可行的、有效的,研究为同地质条件下小煤矿采空区的探测提供了技术支持。     

多种物探方法在探查陷落柱中的综合应用

在煤矿生产过程中,陷落柱的发育对煤矿的建设和生产安全有着严重的危害,它的存在直接影响了井巷工程的施工和布置,限制了采掘机械及采煤方法的选择,对井下巷道的支护和安全构成威胁。因此,有效对陷落柱进行探查是十分必要的。针对上述问题,阐述了陷落柱的成因及物理特征,以山西长平煤矿的地质资料为基础,展开了三维地震、瞬变电磁法等多种物探方法在陷落柱探查过程中的具体应用研究。利用三维地震勘探及地面瞬变电磁的资料,对勘探区陷落柱的分布范围、规模大小以及导水性进行了分析确定,提高了在探查陷落柱过程中的探查精度,为煤矿安全、高效生产提供了可靠的地质保障。     

矿井工作面掘进机瞬变电磁响应规律试验研究

掘进机是掘进巷道工作面附近的良导电体,瞬变电磁超前探测时,对数据采集和解释精度有严重影响,有效规避或者消除其影响就显得尤为重要。采用矿井试验方法,基于Terra 瞬变电磁仪器,使用边长为2 m、收发均为30匝的方形重叠回线装置,其中线圈平面垂直于掘进机,紧贴工作面放置,等间隔2 m向后移动掘进机,分析其瞬变电磁响应的幅度及变化规律。试验结果表明,巷道掘进机的瞬变电磁响应与线圈的摆放位置有关,当掘进机撤离工作面7 m后,其干扰就可以忽略不计,在煤矿中的应用成果也证明了试验结论的正确性。研究为矿井瞬变电磁超前探测规避掘进机的影响提出了解决方法。     

金属体支护下煤层工作面瞬变电磁探测技术研究

依据物理模拟相似性准则,采用物理实验模拟和井下试验相结合的方法,研究了工作面侧帮工字钢和锚网两种金属支护体的瞬变电磁响应特征和规律。研究结果表明:工字钢支护产生的瞬变电磁电位响应最强,金属锚网支护产生的瞬变电磁电位响应次之,无金属体支护下的瞬变电磁电位响应幅值最小。根据不同金属支护体的瞬变电磁响应特征,从矿井瞬变电磁法视电阻率计算公式推导出煤层工作面金属支护体的影响校正数学模型,并提出了相应的数据处理技术。该技术有效地避开了金属支护体的干扰,减少了假低阻异常赋水体的出现。     

矿井瞬变电磁探测技术在煤系地层探测中的研究与应用

 介绍了矿井瞬变电磁探测技术的基本原理,从瞬变场的结构出发,说明视电阻率计算公式与地面的区别。通过调整天线的法线与巷道迎头左侧、正前方和右侧的角度,布置11个测点,可以探测迎头前方的地质异常。让天线的法线方向与煤层工作面顶、底板分别成450,可以探测工作面顶、底板方向岩层的电性变化情况。对采集到的数据进行处理,绘制视电阻率等值线断面图,结合地质资料可以准确判定地质异常区域的位置和富水性强弱。探测结果表明,该方法在煤矿水文探测中效果较好,对解决煤矿水文地质问题是一种快捷、高效的勘查手段。