煤层顶板致灾水体井上下双磁源瞬变电磁响应及应用

煤层顶板隐蔽致灾水体是矿井水害之一,矿井瞬变电磁法是探测矿井灾害水源的主要方法之一。由于矿井瞬变电磁法采用多匝小回线装置,发射磁距小,其探测深度不能满足大深度矿井对煤层顶板探测的要求。基于此,提出了井上下双磁源对煤层顶板进行立体探测的新方法。利用有限差分数值模拟技术,对井上(地面)激发,井下巷道接收和井上下双磁源激发,井下接收2种装置瞬变电磁响应进行了对比,结果表明:当顶板含有富水体和不含有富水体时,瞬变电磁响应特征均有明显的差异,主要表现为:在感应电位衰减曲线交叉点左侧,顶板存在含水体时曲线幅值相对较小,而在交叉点右侧幅值相对较大,表明该曲线特征与顶板富水性密切相关。分别采用井上下双磁源激发、巷道接收和井下磁源激发、巷道内接收2种工作方式在某矿进行煤层顶板含水体实际探测,探测结果表明:当煤层顶板富水性较强时,井上下双磁源激发、井下接收与井下激发、井下接收的瞬变电磁响应特征与数值模拟结果一致,交叉点左侧井下单磁源激发的视电阻率值明显低于井上下双磁源激发视电阻率值,而在交叉点右侧情况正好相反;当顶板富水性较弱时,2种情况所测的视电阻率曲线趋势基本一致,实际探测结果与钻孔资料吻合良好,对大深度矿井顶板隐蔽致灾水体的探测提供了一种新的有效探测方法。

Experiment in metal disturbance during advanced detection using a transient electromagnetic method in coal mines

Tunneling machines, or excavators, are large and good conductors and affect the reliability of data gathering and interpretation in advanced detection using transient electromagnetic methods. In our experiment, we used a coincident-loop and central loop type of configuration, where the coil plane l） vertical to and 2） parallel to the working face. A SIROTEM instrument at different locations was used to observe the transient electromagnetic responses of the excavator and to analyze the response amplitudes. The result shows that the tunneling machine affects the advanced detection data and is related to the way the coil is coupled. When the excavator is 6 m from the observatory, the interference of tunneling machine can be ignored.

顶板离层水地-孔瞬变电磁响应特征及应用

开采大深度和巨厚煤层时,由于煤层采掘活动的影响,顶板隔水层破碎,形成高位离层裂隙空间且常聚集大量的地层水,易引起覆岩离层水害,造成淹井事故。为监测研究离层水形成过程,采用数值模拟和现场试验的方法研究了采前、采中和采后离层水的地-孔瞬变电磁响应特征。采前煤层顶板未受采掘活动影响,未产生离层空间,地-孔瞬变电磁特征曲线相对稳定;采中煤层顶板受采动的剧烈影响,产生大体积的离层空间并积水,离层水的地-孔瞬变电磁响应特征明显;采后离层空间逐渐愈合,离层水体积变小,地-孔瞬变电磁响应特征变弱。工作面回采过程和钻孔验证了探测结果,且与实际离层水变化相吻合。