带屏蔽装置矿井瞬变电磁法在巷道深部矿产资源勘查中的应用

带屏蔽装置的矿井瞬变电磁法就是在原有矿井瞬变电磁法工作装置基础上,安装最近发明研制的屏蔽装置,使矿井瞬变电磁法于“全空域效应”场所（巷道）实现“半空域（地面式）”勘探。本文介绍带屏蔽装置的矿井瞬变电磁法在某铅锌矿田某巷道底板探测深部矿产资源的应用效果,并依据实践经验总结了带屏蔽装置瞬变电磁法适用范围、特点,推介该屏蔽装置的应用范围。

复杂断层带富水性矿井瞬变电磁法探测研究

复杂断层带富水性的探测关系到矿井的采掘安全。探讨了矿井瞬变电磁法超前探测的基本原理与技术方法,分析了断层带富水性的地球物理响应特征,结合某矿巷道掘进前方断层带出水位置的矿井瞬变电磁法探测,提出了立体探测方案,对探测结果进行了分析解释,得到钻探验证。研究表明,利用矿井瞬变电磁探测技术可以有效地获得掘进巷道前方复杂断层带的富水程度、位置和范围,可以为掘进巷道防治水工作提供可靠的技术保障。

矿井瞬变电磁法接收端单向屏蔽

矿井瞬变电磁法由于受到全空间效应的影响,无法实现井下的定向探测,目前尚无从根本上解决该问题的方法。对采集信号进行单向屏蔽有望从根本上突破矿井瞬变电磁法定向探测的难题。通过理论计算、仿真模拟对不同材料和不同结构单向屏蔽装置的电磁场响应特征进行定量分析,确定单向屏蔽装置材料及结构设计参数,并通过物理实验验证屏蔽装置的单向电磁屏蔽效果。研究表明:通过仿真模拟得到锥形结构的坡莫合金屏蔽罩相对其他结构屏蔽装置有更好的单向屏蔽效果,能够在有效压制非探测方向干扰信号的同时,突出探测方向的有效信号;在锥形屏蔽罩高度不变的情况下,锥形屏蔽罩顶角越大,单向屏蔽效果越好。此外,仿真模拟得到的屏蔽方案经物理实验证实具有明显的单向屏蔽效果。

矿井瞬变电磁法电阻率偏低原因分析与校正方法

矿井瞬变电磁法由于采用多匝小回线工作装置进行发射和接收,实测视电阻率与大地中实际岩层电阻率相比存在严重偏低问题,给资料解释带来困难,探测深度也随之降低。通过数值模拟和现场试验,分别研究了半空间和矿井全空间条件下瞬变电磁法偶极装置观测信号随收发距的变化规律,发现收发距在20 m内变化二次场信号变化很小;随收发距增大,实测信号在双对数坐标系中呈线性衰减。理论分析表明,实测信号主要为发射线圈与接收线圈之间的互感信号和大地中感应二次场的叠加,其中互感信号强度远大于大地中感应的二次场,是造成电阻率偏低的主要原因。然后,基于互感电动势随收发距变化的规律,考虑到二次场信号在20 m收发距内变化很小,提出了利用两次不同收发距观测数据进行互感消除和二次场提取方法,推导了相关计算公式,实现了偶极装置矿井瞬变电磁法实测视电阻率偏低的校正。最后,通过半空间和全空间探测实例应用,验证了方法的有效性。

矿井防爆瞬变电磁探测装置试验研究

采用井下试验的方式,研究矿井防爆瞬变电磁探测装置。在以往非防爆瞬变电磁探测装置中,通过改变线圈的匝数和直径来满足井下安全防爆要求。经过海孜、界沟和祁东煤矿的三次井下试验,在发射功率不变且不影响探测距离的条件下满足了井下防爆要求。为将来设计井下防爆瞬变电磁探测装置提供依据。

应用矿井瞬变电磁法超前探测煤矿井下含水体

系统介绍了矿井瞬变电磁法多匝重叠式装置超前探测的基本原理和数据处理技术要点,并以文明煤矿回风巷下山口前243 m处掘进头超前探测为例,运用矿井瞬变电磁法探测并圈定的低视电阻率异常区与矿方最后掘进结果相吻合,验证了利用该物探方法超前探测煤矿含水体的准确性和可靠性。与其他方法相比,该方法不仅探测效果好,而且仪器操作轻便快捷、探测方向具有任意性、不受井下探测狭小空间的影响。

瞬变电磁法在导水裂缝带高度探测中的应用

一般情况下,对导水裂缝带高度的确定主要借助经验公式法、钻孔实测法、周边煤矿类比法、数值模拟和相似材料物理试验等传统方法。为科学制定水害防治措施,以杭来湾煤矿30103回采工作面为研究对象,在以往通过钻孔实测导水裂缝带高度的基础上,引入了瞬变电磁探测方法。通过对探测结果进行分析和解读,确定301盘区分层开采条件下,采厚为4.8 m时,导水裂缝带高度为118 m,裂采比为24.6,这一探测结果与钻孔实测数据基本吻合。该方法具有费用低、效率高、操作简单、探测结果可靠等诸多优点,可以为矿井回采工作面突水危险性评价和顶板水害防治提供重要依据。

矿井瞬变电磁法在含水构造探测中的应用

阐述矿井瞬变电磁法的物性前提、方法理论及基本原理。简单讲述了引发矿井水害的直接因素。为排除此类安全隐患,利用矿井瞬变电磁法对掘进巷道进行超前探测。通过实例研究论证矿井瞬变电磁法对于地质异常预报工作具有较好的应用效果,可查明矿区隐伏地质灾害,在煤矿生产过程中起到了关键性的安全指导作用。

采掘工作面顶板富水性矿井瞬变电磁探查技术研究

对矿井瞬变电磁法在井下测量装置、应用技术、资料处理和解释进行了系统研究。并在多个矿井采掘工作面进行了实际应用,通过井下探放水钻孔和采掘工作面回采资料验证,该方法探测采掘工作面顶板富水性是非常有效的物探方法之一。

瞬变电磁法在煤矿水文地质灾害调查中的应用

以探测某地小煤窑遗留的采空区为例,探讨了瞬变电磁法在探测采空积水区的应用效果。选用同一回线装置形式,结合矿区地质条件,具体分析了采空积水区的地球物理异常特征。结果表明,该方法在煤矿水文地质灾害调查方面具有分辨率高、经济快速、准确有效等优势,能够满足煤矿安全生产的要求。

带压综采工作面矿井综合物探及安全性评价研究

采用瞬变电磁法和无线电波透视法对大饭铺矿61114工作面带压开采区域进行导水通道和富水性探测,综合分析瞬变电磁法和无线电波透视法圈出的异常重叠区域,据此对带压开采区域进行安全性评价分析,提出安全开采措施。结果表明:矿井瞬变电磁法主要探明含水层范围及富水性,无线电波透视法主要探明煤层及隔水层构造发育情况,而两种方法探测的异常体重叠区域则可能既有含水体,又有导水通道,为带压综采工作面防治水工作重点区域;对于井下综合物探圈定的重叠异常区需要进行提前打钻验证,当揭示存在富水构造异常区时,及时进行安全分析,必要时需实施注浆封堵导水构造或留设防水煤岩柱,保证工作面的安全采掘。

综合物探技术在带压开采工作面中的应用

阳泉煤业集团五矿8421工作面存在局部带压区,必须查清带压区隐伏灾害地质构造及其含水情况,为工作面安全回采提供保障。通过分析不同物探方法的特点和适用条件,采用无线电波透视法、矿井瞬变电磁法、并行直流电法3种物探方法,对该局部带压工作面进行了综合探测。多种地球物理探测方法相互印证和补充,并结合地质、水文地质条件分析,最终划分出3个底板相对富水区。经采掘验证,物探结果与实际情况相符。

地面与井下综合方法探测煤层顶底板富水区

为查明银星二号煤矿首采区主要含水层富水区分布、构造含导水性等情况,采用了地面瞬变电磁法和井下高分辨电测深法与音频电透视法等地、井结合的方法进行勘探。通过对1131001工作面地上、地下探测成果的分析,认为在工作面范围内,10煤层上覆和下伏各含水层相对富水区的位置具有较好的对应关系,其中在地面瞬变电磁法10煤向上30 m的层位上,存在9、10号视电阻率异常,其平面位置与井下二种方法解释的顶底板富水区基本一致,但三种探测方法的成果图中均无特征显示该工作面范围内存在断层,因此推断10煤上、下层位内的电性异常均为裂隙带富水所致。

消除全空域效应:原理、装置与应用实例

如何消除"全空域效应"是电磁勘探中的难题,国内外学者试图从基础理论、数据处理、测线布设等方面入手来解决,但存在求解条件苛刻、计算繁杂、技术实现困难、成本高等问题。文中提出了用屏蔽装置直接消除全空域效应以逼近地面式测量的新思路,研制了相应的装置,给出了使用方法和应用实例,取得了良好的实践效果。