瞬变电磁法与激发极化法探测采空区积水试验.pdf
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1、2023年第3 期江西煤炭科技121.瞬变电磁法与激发极化法探测采空区积水试验刘国强(山西古县兰花宝欣煤业有限公司,山西古县0 42 40 0)摘要:宝欣煤矿对3 10 5工作面采空区进行了瞬变电磁法与激发极化法的联合物探勘查试验。瞬变电磁物探采用V-8多功能电法进行勘查,结果显示2#、3#煤层底板界面拟视电阻率等值线存在明显的下凹趋势,拟视电阻率低于8 0 2 m。之后选取了两个测点采用激发极化法进行验证,结果与瞬变电磁法勘探结果吻合。关键词:采空区积水;联合物探;瞬变电磁法;激发极化法中图分类号:TD745+.21Abstract:The paper introduces the inte
2、grated geophysical prospecting experiment with transient electromagnetic method andinduced polarization method in goaf of 3105 working face of Baoxin Colliery,in which apparent resistivity contour of floorinterface in No.2 and No.3 coal seam shows a concave trend lower than 80 2m through V-8 multifu
3、nctional electrical methodin transient electromagnetic geophysical prospecting and two prospecting points are chosen to be verified through inducedpolarization method,whose results is consistent with the former.Key words:goaf seeper;integrated geophysical prospecting;transient electromagnetic method
4、;induced polarization method我国大部分煤炭是采用地下井工进行开采的,当某一区域煤炭开采完毕,煤层采空,多会产生采空区积水、煤层或顶底板岩层裂隙富水等不利因素。如果采空区积水不及时采取防治措施,则会引起地质条件的恶化,发生地表塌陷、耕地破坏、地下水位下降等灾害,影响煤矿安全生产1-2 。因此,对这些已经开采完毕的采空区积水等不利因素进行勘查,对煤矿的安全生产具有重要的意义。宝欣煤矿为了加强煤矿防治水工作,决定对矿井老采空区及周边水文地质条件进行物探勘探,从源头上有效防范和遏制水害事故的发生。其中,瞬变电磁物探是一种常见的采空区积水探查手段,具有对低阻地质体方面的探测准
5、确率较高、测点布置较为灵活且施工周期短、成本较低的优点3-5,但单一的物探方式难免受地形影响而发生偏差。基于此,拟引人激发极化法作为物探结果的校验技术。两种物探方法对测区进行联合勘查,一方面可减小地形的影响,另一方面还可以进行相互验证,提高物探准确率。1探测方法与技术1.1瞬变电磁法文献标识码:BExperiment on Detecting Goaf Seeper with Transient Electromagnetic Methodand Induced Polarization MethodLiu Guoqiang(Lanhua Guxin Coal Industry Co.,Ltd
6、.,Guxian,Shanxi,042400)等地质体及构造的有效电测方法。瞬变电磁法利用自身非稳定磁场的特性,与其他电法方法相比具有体积效应小,异常反应灵敏、穿透能力强的特点,对高阻覆盖岩层有很好的勘探效果。同时设备可以同步进行测量数据的整理并与勘察同步进行,在节约工期的同时提供了更多实用的地质信息。1.2激发极化法激发极化法的本质是一种电化学反应,通过两个供电电极向地下供以脉冲电流,在地下半空间形成一个稳定的人工电场进行勘查。主要探查岩石中水的固有属性,电测探头通过岩石颗粒含水后,探明其激发极化效应7。试验结果表明,河道两侧、溶洞周边、裂隙砂岩类似的断层带的激发极化效应更为强烈。反映激发极
7、化效应特征的主要参数包括视电阻率p.、极化率、激发极化比J衰减度D等。当电测深反映含水层状态时,相关参数与岩石含水量同比增大。因此在使用激发极化法电测深时,根据参数变化的趋势对地下水文地质情况进行判断。操作人员可以逐步增加供电极距,人工电场的入透深度也随之加深,分析岩层电性文章编号:10 0 6-2 57 2(2 0 2 3)0 3-0 12 1-0 4瞬变电磁法是目前勘查煤田、地下水、采空区122的变化,从而了解到岩层内部空间的分布及埋深情况。2矿区电性特征为了充分了解宝欣矿采空区的积水情况,结合矿井勘探的工作经验,采用瞬变电磁法、激发极化法定点检验法进行勘探。宝欣矿所在矿区内地层较为稳定,
8、按岩层顺序,电性由浅至深表现为由低到高,如表1所示。表1宝欣矿岩层概况岩性岩性组成顺序浅部区域中部二叠系上、下石盒子组及山西组,区域岩性以砂岩、砂泥岩互层及煤层为主深部石炭系太原组,岩性以灰岩、砂岩及区域煤层为主3瞬变电磁法在对矿井地质条件有了一定物探基础后,重点对宝欣煤矿3 10 5工作面进行勘查。该工作面已于2 0 16 年11月2 0 17 年8 月完成回采,现处于采空状态。工作面所处的3#煤层平均厚度1.98 m,煤层结构简单,顶板岩性为粉砂岩、泥岩,底板岩性为泥岩或粉砂岩。试验位置选在此处目的是检验瞬变电磁法在采空积水区和正常煤层等不同情况下是否存在明显的电性差异,如图1所示。各种电
9、源和发射机T-200江西煤炭科技3.1主要装置本次瞬变电磁法勘探采用V-8多功能电法仪。该设备具备重量轻、携带方便、工作温度范围广的特点,设备包括发射控制器及连线、辅助采集站、三相发电机、磁探头等。3.2测线布设本次勘探测点东西向布置,测线由南往北依次增大。根据工程布置原则本次瞬变电磁法勘探布置基本工作量共计93 条测线,坐标点47 0 0 个,检查点2 3 5个,总计工作量为49 3 5个物理点;激发极化法布置测点2 个进行验证。勘探测线的布电性特征置遵循下列原则:第四系,以黄土、粘土为主低阻电性电阻率增大的较高阻电阻率继续增大,高祖特性2023年第3 期(1)基本垂直于构造走向。(2)从实
10、际交通、地理条件出发,将有限的工作量尽可能布置在条件适宜的部位。瞬变电磁法基本施工网度为40 m20m,设计线距40 m,点距为2 0 m。3.3物探试验3105工作面已经回采,经过电磁物探,在15802 2 40 号段2#、3#煤层底板界面视电阻率等值线存在明显的下凹趋势,视电阻率p低于80Q2m,呈低阻电性反应和不均匀体反应,视电阻率断面图较好地反映了地层分布特征,与已知地质资料基本吻合,如图2 所示。发射线框铺设完成后,如果是在高压电线下方,发射框内必然会产生感应电流,因此需要对这个感应电流产生的磁场电磁接收器MG-20MG-30T-15T-30MTC-50MTMTC-30AMTTDEM
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