Discussion on the application prospect of the transient electromagnetic method based on the dual launcher and mine advanced detection

The dual transmitter implements the equivalent anti-magnetic flux transient electromagnetic method, which can effectively reduce the scope of the transient electromagnetic detection blind area. However, this method is rarely reported in the detection of pipelines in urban geophysical exploration and the application of coal mines. Based on this, this paper realizes the equivalent anti-magnetic flux transient electromagnetic method based on the dual launcher. The suppression effect of this method on the blind area is analyzed by physical simulation. And the detection experiment of underground pipelines is carried out outdoors. The results show that the dual launcher can significantly reduce the turn-off time, thereby effectively reducing the impact of the blind area on the detection results, and the pipeline detection results verify the device’s effectiveness. Finally, based on the ground experimental results, the application prospect of mine advanced detection is discussed. Compared with other detection fields, the formation of blind areas is mainly caused by the equipment. If the dual launcher can be used to reduce the blind area, the accuracy of advanced detection can be improved more effectively. The above research results are of great significance for improving the detection accuracy of the underground transient electromagnetic method.

瞬变电磁法在煤矿灾害勘察评价的应用案例分析

为进一步明确某现状矿区内易发生地下水危害的区域,采用瞬变电磁法对煤矿地下环境进行勘察,勘察结果表明矿区内可能存在一含水构造带,该构造带纵向基本贯穿标高550~-200 m,可能会对采空区或者巷道的开发使用带来危害。此外在瞬变电磁法对矿区进行勘察时,采空区往往表现为低阻包围着的中高阻特征,而含水裂隙往往表现为低阻特征。本文研究内容对于指导后续矿产资源的开发具有一定指导意义。

地空瞬变电磁法在煤矿采空区中的应用效果分析

煤矿采空区一直是工程中难以解决的重点难题之一,现工程中一般是结合开采资料及煤层分布进行综合分析。由于大型煤矿多采用自然塌落法来处理采空巷道,而非金属类矿山的填充法,随着时间的推移,会出现非常多的塌陷,导致采空区内部情况非常复杂,难以查清。尤其是在老旧的煤矿当中,由于过去技术落后,矿洞测绘资料存在一定的失真,导致很难明确定义现采空区的具体范围,为工程的顺利开展提出了重大的课题。结合黑龙江依兰煤矿(日伪时期的开采老旧煤矿采空区),在地形地貌条件特别差,人难以攀登的条件下,应用地空瞬变电磁法,初步解决了该采空区的范围和规模。

大定源回线装置瞬变电磁法在煤矿采空区探测中的应用

该文通过研究大定源回线装置瞬变电磁法在煤矿采空区探测中的应用,旨在提高煤矿采空区探测的效率和准确性。深入探讨大定源回线装置瞬变电磁法的原理和工作机制。在此基础上,设计并实施适用于煤矿采空区的探测方案,并通过试验进行验证。结果表明,大定源回线装置瞬变电磁法在煤矿采空区探测中取得显著的效果。大定源回线装置瞬变电磁法具有高效、准确、可靠的特点,能够快速识别采空区位置,为后续生产建设提供保障,同时也为其他煤矿采空区勘察提供参考。

某萤石矿老空区水害及稳定性风险综合评估研究

为掌握河南某整合萤石矿老空区体量规模、富水性、稳定性等基本情况,开展该矿黄土岗采区富水情况物探及稳定性评估研究。通过理论分析与地面物探相结合方法,进行老空区富水情况研究;通过现场调查,采用经验公式验算分析老空区稳定性。研究结果表明:黄土岗采区K_(2)、K_(3)矿体老空区共圈定8个富水异常区,其总面积21 074.22 m^(2),总体积358 902.3 m^(3);各个异常区在空间上分布较为分散、孤立,老空区属性为单一采空区,规模为小型,顶板稳定性良好,安全等级为安全级,综合评定老空区不构成重大事故隐患。在此基础上给出合理的老空区治理建议,为老空区的水害防治提供了可靠依据,也为相似条件下矿山的隐蔽致灾因素调查提供参考。

神府矿区采空区精细化综合勘探技术研究

为精细化查明神府矿区亿源煤矿井田内原不明小煤窑采空区,为采空区治理提供科学依据,需开展瞬变电磁法、钻探及测井等综合勘查技术工作,以明确采空区分布范围及富水情况。结果表明:从测井曲线中可以看出煤岩层物性稳定,曲线形态明显,煤层具有高电阻率、低密度、低伽玛特性,煤层属导电性较差的高阻层(最高大于1000Ω·m),其他泥岩、砂质泥岩、砂岩等呈现相对低阻特征,煤层与围岩物性差异明显;瞬变电磁法采用280 m矩形发射线框、发射频率25 Hz、增益2^(2)~2^(5)之间、发射电流8 A、积分时间15 s的参数组合进行探测,对已知采空区反映明显,推断3^(-1)煤层房柱式采空区总面积0.985 km^(2);通过钻探揭露了2^(-2)煤和3^(-1)煤房柱式采空区,验证了物探推断的3^(-1)煤采空区。测井、瞬变电磁法探测、钻探相互依托、相辅相成,达到了精细化综合勘探的目的。

瞬变电磁法在非煤地下矿山隐蔽致灾因素普查中的应用

我国非煤地下矿山数量大、类型多、工艺复杂,部分矿山开采历史久远,基础资料缺乏,存在矿山隐蔽致灾因素辨识不清、各矿山隐蔽致灾因素普查成果水平参差不齐等问题。研究表明瞬变电磁法具有施工便捷、低阻敏感、探测距离较深等技术特点,可以查明地下矿山历史采空区位置、范围、边界和含水性等信息,科学高效支撑非煤地下矿山蔽致灾因素普查工作。

双厚组合坚硬顶板定向长钻水力压裂评价体系研究

针对双厚组合坚硬顶板厚煤层工作面开采过程中的强矿压显现问题,本文提出了定向长钻水力压裂方案,并基于压力实测、瞬变电磁及钻孔窥视方法从孔内、孔外、动态、静态四个方面对定向长钻水力压裂裂缝扩展进行可视化监测评价。研究成果表明:压裂过程包括钻孔周围微裂隙发育扩展,出现宏观裂缝,宏观裂缝周围微裂隙发育,出现新的宏观裂缝,直至压裂完成;钻孔径向20m范围内岩层电阻率较低,大裂缝较为发育;设计的3个钻孔压裂后影响范围基本可以覆盖整个顶板治理区域;长钻孔内各压裂段裂隙可以实现贯通,钻孔内纵裂隙、横裂隙交替发育形成三维裂隙网络;压裂后顶板微震事件总能量和总次数都显著降低,压裂层位顶板能量提前释放,表现为“高频低能”显现,工作面来压强度明显改善。

瞬变电磁法在煤矿老窑采空区积水探测中的应用

以某煤矿6-1采区为研究案例,根据采区地质水文及地球物理电性特征情况,合理在采取内容实施数据采集,对数据实施预处理后,从全域视电阻率断面图和全域视电阻率切面图2个角度实施煤矿老窑采空区积水探测分析。根据分析结果对采取1#和2#煤层采空区积水范围进行综合解释说明,最后采用钻孔探测法进行采取采空区积水情况验证分析,有效确认瞬变电磁法的应用价值。

煤矿采空区积水瞬变电磁法探测方法优化

应用矿井瞬变电磁法进行含水异常体的探测效果明显,但容易受到巷道复杂工程地质条件和设备环境的干扰,需要进行针对性优化以提高矿井瞬变电磁法信号采集质量和解释精度。基于“烟圈”扩散理论,阐述了矿井瞬变电磁法探测原理及视电阻率纵向微分解释方法;通过对已知积水采空区进行瞬变电磁法探测试验,分析对比了主要采集参数对瞬变电磁法电场响应特征的影响;结合视电阻率纵向微分解释方法,提出了矿井瞬变电磁法采空区积水探测的数据采集与处理优化方案并对其进行了效果评价。结果表明:线圈与巷道围岩之间距离越近,两者耦合程度越高,且该距离存在合理范围,超出该范围线圈接收到的电压响应值过低,不满足数据对信噪比的要求;增加叠加次数可提高信噪比,并有效压制电压衰减曲线尾支畸变;适用于高家梁煤矿的合理距离范围为0~0.5 m,叠加次数为64次。

瞬变电磁法在矿山巷道超前预报系统构建中的应用研究

利用CUGTEM-GKⅡ瞬变电磁仪对矿山巷道的超前勘探工作进行实时物探,并形成三维模型成像结果,给出了矿山岩层地下水涌水量、巷道顶板及两帮位移量等预警数据。其中,机器学习算法整合深度卷积神经网络、多列神经网络、数据二值化输出、模糊决策矩阵预警等算法,给出了覆盖范围较大的粗略预警结果和覆盖范围较小的精细预警结果。经仿真分析,粗略预警结果和精细预警结果均表现出一定的数据敏感性,且精细预警可以在巷道掘进问题岩层前24 h给出较高敏感度的预警结果。

基于瞬变电磁法的张家峁煤矿地层富水性特征研究

煤矿地层的富水性探测对于煤矿的防水与治水工作至关重要。张家峁煤矿现阶段主采2-2煤层,面临上部基岩风化含水层和工作面前方火烧岩涌水的水害风险。鉴于瞬变电磁法对富水区、采空区、含水构造等高导异常体的高灵敏度等优势,本研究采用地面瞬变电磁法对该煤田西部特定区域2-2煤层上覆的基岩、风化带、第四系岩层以及烧变岩的富水性进行探测,在四个地层分别探查出低阻异常区6处、9处、9处和2处,并结合钻孔、地层、水文、地形和磁法探测成果等多元资料以及低阻异常区的可靠性,对低阻异常区的成因分别进行了综合分析,这可为该区域煤层开采防水与治水工作的规划与执行提供科学依据。同时,本研究也可为瞬变电磁法在其它地区地层富水性探测中的应用提供一套全面的数据采集、处理、反演以及分析与解释的参考与借鉴资料,以推动该技术在煤矿地层探测领域的进一步发展与应用。

半航空瞬变电磁数据处理与解释在贺斯格乌拉露天煤矿水灾害勘探中的应用

为减少地下涌水对煤矿开采的影响,确保内蒙古自治区锡林郭勒盟贺斯格乌拉露天煤矿安全开采,笔者采用半航空瞬变电磁法对该煤矿进行地下水勘探。通过Occam反演获得地下低阻电性异常的分布情况,并与核磁和钻孔结果进行对比,得出以下主要结论:①第四纪松散岩类含水砂层相对高阻,白垩纪大磨拐河组碎屑岩类孔隙裂隙含水层及煤层表现为低电阻,完整的大磨拐河组地层表现为相对高阻;②测区地下水渗流通道主要分布在白垩纪地层碎屑岩类孔隙裂隙水含水层中;③地下富水区域主要集中在标高840~880 m这一范围内,随着深度变深,富水区域面积逐渐变小。

瞬变电磁法在吉林省辽源市煤矿采空区勘探中的应用

瞬变电磁法采用电磁感应原理,可以有效的进行地层划分,并推断单一剖面的煤矿采空影响区的分布位置、埋藏深度及纵向厚度,可以达到传统意义上的纵向二维(2 Dimensional,2D)勘探效果。本文是在大量收集勘探区基础地质资料的基础上,结合勘探区内采空区的特点及其围岩的地球物理特征,通过对传统意义上的实测剖面数据进行处理、反演,不仅绘制出各剖面视电阻率反演拟断面图,达到传统意义上的纵向二维(2D)勘探效果;还通过GeoIPAS软件将反演数据重新整合处理,绘制不同标高的视电阻率反演平面等值线图,可以达到软件构建的横向二维(2D)勘探效果;并根据横向、纵向二维(2D)勘探成果绘制三维立体图,通过立体三维(3 Dimensional,3D)勘探效果进行更直观的解译分析。最后综合剖面断面图、平面等值线图及三维立体图,绘制综合解译成果图,划分煤矿采空影响区的平面异常,圈定异常位置及分布范围。所圈定的两处平面异常进行了钻探验证,验证结果与瞬变电磁法推断解译结果吻合度较高。这说明本文研究成果对提高瞬变电磁法在煤矿采空区探测精度上具有实际应用价值。

瞬变电磁法和高密度电法在煤矿采空区勘查中的综合应用

近年来煤炭采空区造成较多环境及地质灾害问题,其范围以及深度的准确探测是后期采空区治理修复的前提。本文通过介绍瞬变电磁法和高密度电法的基本原理、使用条件,并进行了同一试验线和相互垂直试验线的试验对比,说明了两种方法结合在一起使用能够规避方法的局限性,更加有效准确地对煤矿采空区进行探测,并取得了良好的实践效果。

清平磷矿采空区与岩溶富水区的瞬变电磁法精细探测

瞬变电磁法作为一种高效的地球物理勘探技术,在岩土工程勘察中得到了广泛地应用。针对深部磷矿开采过程中形成的采空区,其独特的地电特性为瞬变电磁法的应用提供了理想的条件。采用瞬变电磁法技术对清平磷矿采空区的位置、形态进行精确定位,并评估其与富水破碎区的关联性。结合地质资料,对采空区及岩溶富水区的分布范围、积水情况等进行了深入的综合分析。为磷矿采空区的隐蔽致灾因素普查提供科学的参考依据,同时为磷矿采空区的地质特征评估和隐患识别提供新的技术手段和理论支持,进而为相关工程的安全运行提供科学基础。

瞬变电磁法在探测磷矿采空区中的应用研究

本文基于瞬变电磁法技术,探测已有采空区的位置、形态以及与富水破碎区等情况,并结合现有地质资料对采空区和岩溶富水区的范围、积水状况等进行综合分析,为全面隐蔽致灾因素普查工作提供科学参考依据。研究结果表明,瞬变电磁法技术希望能够为磷矿采空区的地质特征和隐患评估提供新的技术手段和理论支撑,为相关工程项目的安全运行提供科学依据。

地面与井下瞬变电磁法在煤矿富水区探测中的应用

为查明安源煤矿4218工作面Ⅳ-2号煤层富水情况,避免水害发生,基于瞬变电磁法及井下瞬变电磁法基本原理,在整个工作面开展了地面与井下相结合的瞬变电磁探测工作。根据瞬变电磁法对低阻异常灵敏、施工方便、勘探深度大、可准确反映含水异常范围、井下瞬变电磁法施工效率高、体积效应小、对异常位置确定更为可靠的特点,利用地面瞬变电磁从平面上圈定水害分布范围,再利用井下瞬变电磁超前探测技术对巷道前方富水情况进行精确圈定;结合地质和钻孔资料,分析地面瞬变电磁法视电阻率断面图中各地层与电性层的对应关系,推断煤层顶、底板处的相对低阻区域很可能为砂岩裂隙富水所致,由此在全区圈定出1处中等富水区和6处较弱富水区;4218工作面辅运顺槽Q6点前49 m位置处井下瞬变探测结果显示,在迎头位置顶板30°、顺层、底板45°处有4处低阻异常区,与地面解释异常对比,有3处重合,重合率较高。结果表明:地面与井下瞬变电磁法综合探测可有效提升煤层富水区探测的准确性,为矿井水害防治提供了依据。

微动和瞬变电磁法探测金矿采空区的效果分析及组合应用

对于老旧采空区精确探测是分析其稳定性、回收残矿以及综合治理的必要条件,而金矿采空区的地质情况更为复杂,精确探测的难度更大。在金矿采空区探测中,微动勘探的应用实例较为少见,而瞬变电磁则是较为常见的物探方法。通过在新疆哈密某金矿采空区进行探测试验,分析对比了微动和瞬变电磁组合探测的应用效果。结果表明:微动和瞬变电磁两种方法显示的异常区域较为一致,异常特征体现为“低速、低阻(充水)”,据此推断的采空区位置与已有矿山资料显示的采空区基本吻合。同时两种物探方法也体现出不同特点,微动可以准确地反映采空区的形态变化,识别采空区形态特征更加精细,瞬变电磁可以分析采空区的充水情况,提供的采空区信息更加丰富。

矿井瞬变电磁法在超前预测煤层断层中的应用

煤矿采掘中,超过1/2煤厚断层会大大影响到煤矿采掘工作的顺利进行。因此,煤矿企业在生产期间需要对断层进行提前预测,便于提前预防断层的出现。经探测发现,矿井瞬变电磁法可有效预测煤层中的断层,其原理为通过接收探测方向煤岩层中发射的磁场信号,产生并返回的二次场信号,获取相关地质信息。瞬变电磁法借助多匝重叠回线装置,采用多扇面多角度探测技术、曲线异常规律与纵横切片技术,可预测矿井巷道前方断层。实际应用表明,选择矿井瞬变电磁法展开超前探测,能对隐伏断层等构造进行有效预报,有助于指导煤矿安全生产。