TEM探测低阻覆盖层下煤矿浅埋积水采空区

为了实现低阻覆盖层下浅埋积水采空区的瞬变电磁探测(TEM)，采用大发射回线可以增强信号，易穿透低阻覆盖层，提高其下部数据的信噪比，但会使浅埋积水采空区的反映信号主要集中在早期数据中，采用在反演过程中使用前次反演的最优正则化参数直接做为后次迭代的模型参数，并在迭代时控制步长的约束反演方法，可克服晚期视电阻率对早期信号分辨率低的弊端，实现对地层的电性分层与早期信号中积水采空区的空间定位。经建立K型地质模型正反演验算，以及经过钻探验证的实例表明：对瞬变电磁大磁矩数据进行约束反演，可以实现低阻覆盖层下浅埋积水采空区的定位探测。     

大回线源TEM探测煤矿较浅层采空区

采用施工效率较高的大回线源瞬变电磁法(TEM)探测埋深较浅的煤矿采空区,在数据处理阶段选用约束反演的方法控制迭代步长,并将上次反演的最优正则化参数作为下次迭代的模型参数,不仅可以实现地层电性分层,而且避免了以往采用晚期视电阻率计算公式造成早期数据计算结果发生畸变的弊端。通过对埋藏仅约30～40m煤层采空区的探测,解释的低阻采空异常区获得了钻探验证。     

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。     

浅埋煤层采空积水区TEM与CSAMT探测优化反演

综合物探是圈定浅埋煤层采空积水区的有效方法,常规的中心回线瞬变电磁法(TEM)在反演非中心点数据时,存在计算误差。可控源音频大地电磁法(CSAMT)探测频率范围跨度大,对浅部地质体的分辨能力差。采用大定源TEM一维正演,计算了偏离发射回线中心不同位置测点的瞬变电磁响应,与中心点相比,偏离距越大,早期信号畸变越严重,以大定源TEM一维正演理论为基础,反演计算了非中心点数据,计算结果准确还原了模型的电性特征;对CSAMT频率进行优化,结合目标层埋深,加密对应埋深范围内的频点,提高CSAMT对浅埋地质体的分辨能力。通过正演模拟和实测数据处理,结果表明:大定源TEM一维反演可以消除偏离距带来的早期信号偏差,还原模型的真实电阻率响应;优化频率的CSAMT采集更丰富的浅部地层信息,实现对浅埋地质体的探测,2种方法综合探测,结果相互验证,消除了单一方法的多解性,探测结果更加可靠,是一种针对浅埋煤层采空积水区精确探查的有效方法,经钻探验证,结果准确。     

积水采空区地面-钻孔瞬变电磁探测技术

小煤窑积水采空区威胁煤矿安全生产,为有效识别钻孔旁侧遗漏的积水采空区并确定其空间位置,采用地面发射阶跃磁场、钻孔中接收三分量感应场的观测方式进行地面-钻孔瞬变电磁探测。通过构建积水采空区地电模型,正演分析了异常的响应特征及异常场随异常体电阻率、规模和相对钻孔距离变化的规律。计算结果表明:异常场的3个分量均响应明显,X,Y分量过零点与Z分量极值点对应异常体深度;X,Y分量幅值相对较小,但为纯异常场,便于识别和提取;Z分量幅值相对较强,但异常场为背景场的千分之一,不易识别和提取;由于更接近异常体,地面-钻孔观测方式相比地面瞬变电磁采集到的Z分量异常信号更强;异常响应强度随异常体电阻率降低、规模增大、距离减小而增强。基于等效电流环理论,设计了最小二乘约束反演算法,通过反演拟合异常场能获得异常体的中心坐标、倾角、尺寸等参数,实现异常体的空间定位。在陕西省榆林市某煤矿使用地面-钻孔瞬变电磁法开展积水采空区探测实验,采集的X,Y分量数据在目标层附近表现明显的异常响应特征,通过对1.0 ms和1.3 ms的异常场数据进行反演拟合,发现并推断钻孔北侧存在小煤窑积水采空区,反演结果得到后期钻孔验证,与实际揭露情况吻合。理论分析与现场实验证明:地面钻孔瞬变电磁法能有效探测到钻孔旁侧的积水采空区,实现"一孔多用"并突破"一孔之见",为小煤窑积水采空区的精细探查提供了一种新的地球物理勘探手段。     

瞬变电磁法在积水采空区探测中的应用

为了研究煤矿积水采空区的瞬变电磁响应特征,建立了煤矿积水采空区的理论模型,计算了瞬变电磁响应曲线,分析了典型的积水采空区瞬变电磁响应特征。理论计算结果表明,在被探测的采空区具备地球物理条件的前提下,瞬变电磁法(TEM)对积水采空区反应明显,且横向分辨率较高;对高阻采空区反应不明显;垂向上有多层积水采空区时,瞬变电磁的延迟效应会导致瞬变电磁法纵向分辨率降低,在一定深度范围内难以分辨引起电磁异常的具体层位。桑树坪煤矿积水采空区探测应用表明:理论结果与现场实际情况相符合,表明该方法是切实有效的。     

店坪煤矿采空区积水多道瞬变电磁探测技术试验应用

为有效分析巷道与地面多道瞬变电磁探测技术的准确性,以店坪煤矿为例,对该矿10号煤层上覆采空区的积水进行探测。基于10号煤层的水文和地质条件,采用数值模拟的方式对双层采空区下瞬变电磁技术的影响特征进行模拟分析,并在10-200工作面回风顺槽内运用巷道与地面结合的瞬变电磁技术,对10号煤层上覆积水量进行探测,对数值模拟结果进行验证。结果表明,该种探测技术在双层采空区下,当上层和下层采空区均为确定的低阻采空区或当上层采空区为确定的高阻采空区,下层为低阻采空区时,探测效果好,对不同层位的采空区识别度高,数值模拟结果与实测结果一致,10-200工作面上方3号煤层存在着采空区积水。     

地面-巷道瞬变电磁法探测采空区积水的应用

为探测呈祥煤矿副斜井在3#煤层下方是否充水,进行了地面-巷道瞬变电磁探测技术的应用。结合一矿81402工作面上方存在不明采空积水区、距离较远、井下正常超前物探难以覆盖的现状,制定了地面-巷道瞬变电磁探测方案。应用过程中发现,相对传统瞬变电磁法,地面-巷道瞬变电磁法受地形影响较小,对浅部数据地质信息反应较好,所观测的数据质量比较高。此外,3条巷道对采空区积水的位置有反映,与调查的采空区积水位置基本一致。实践表明,探测结果为采空区积水的防治提供了参考依据,可以运用到类似工程问题的实践中。     

综合物探方法在探测煤矿采空区积水中的应用

为了进一步明确矿井采空区积水情况,在采空区对瞬变电磁法及激电中梯法进行参数优化试验,寻找适合在该区域进行采空区积水探测的参数,利用选定参数对沁裕矿区2号煤层进行瞬变电磁法与激电中梯法综合物探试验。先使用瞬变电磁法对采空区积水情况进行探测,再使用激电中梯法验证采空区积水状况,确定8个疑似采空积水区。通过对综合物探方法所测8处异常区打钻验证,均有水涌出,证明瞬变电磁法和激电中梯法结合探测的结果可信度较高。     

综合物探方法在房采采空区勘查中的应用研究

针对单一物探方法在煤矿采空区探测中的局限性和多解性问题,结合陕北侏罗纪煤田地质及地球物理特性,综合运用瞬变电磁和可控源音频大地电磁法对普泉煤矿勘探区内浅埋房柱式采空区进行探测。综合探测成果对勘探区内3-1煤层采空区和采空积水区的位置、深度、范围等信息进行了推断解释,与地质资料和验证钻孔钻探成果基本吻合。研究结果表明:瞬变电磁和可控源音频大地电磁法相结合的方法在浅埋房柱式采空区探测方面具有较高的可靠性和准确性,能够为煤矿的安全生产和采空区的综合治理提供科学依据。