高矿化度顶板水地巷联合瞬变电磁法探测
发布时间：2020-01-28 22:09
【摘要】：为了解决高矿化度顶板水的探测问题,提出一种在地面发射、煤矿井下巷道中接收的地巷联合瞬变电磁法。以宁夏某富含高矿化度地下水的矿井为研究对象,通过理论数值模拟总结感应二次场对顶板水的反映特征,证明地巷联合瞬变电磁法的理论可行性,根据理论结果对现场实测数据进行处理分析,推断顶板水的分布。巷道揭露情况与实测结果相符合。结果表明,地巷联合瞬变电磁法能准确反映顶板水相对工作面的位置和范围,不受低阻屏蔽的影响,适合对高矿化度顶板水进行探测。
【图文】：
贾糜诘叵?巷道中。这种工作装置的优点在于，，地面的激发源可以通过加大回线尺寸或电流强度，增加激发磁矩，使地下异常体被最大程度激发；地下巷道由于距离异常体更近，减小了涡流场的距离衰减，最大限度保证二次场信号的有效接受。2.2理论可行性针对高矿化度顶板水的实际埋深和规模，设计异常体模型长宽高为40m×30m×30m，埋深200~250m，围岩电阻率为10Ω·m，相对为高阻，异常体电阻率为0.1Ω·m，相对来说为低阻。探测参数采用2040m×620m大框、25Hz频率，按10m点距布置测点85个，测线长840m。建立正演模型（图1），将异常体分别放置在位置A、位置B和位置C，采用时域有限差分算法进行三维正演计算，得到异常体分别位于不同位置时二次场的y分量和z分量，绘制异常测道曲线，如图2。由图2可以看出，各异常测道曲线在0号测点附近均有明显的正异常或负异常，表现为曲线不同程度的隆起或凹陷。在远离0号测点时，曲线逐渐归为0值。对比正演模型中异常体的位置发现，异常测道曲线能准确反映低阻模型的中心位置。图2异常体分别位于A、B、C位置时的异常测道曲线图1正演模型示意图·188·
?3工程实践与结果分析3.1工程布置根据探测目标体的大小，在井下巷道中采用10m点距布置地巷联合瞬变电磁法测点，测线长度840m，布置测点85个，按双号进行编号，分别为0，2，4，…，168。根据理论结果，在地面布置2040m×620m的回线源作为不接地激发源，以25Hz（10ms接收时窗）的频率进行工作。仪器使用国际上先进的加拿大凤凰公司V8多功能电法工作站，可实现地面发射与井下接收分开同步进行，后期对数据按统一时间进行合成。3.2测道曲线分析在采集的总场中减去背景场，得到异常常y分量与z分量的异常测道曲线如图3，图3中将小于一定幅值的异常定义为干扰，做归为0值处理。图3（a）为y分量异常测道曲线，在12#～20#、32#～36#、72#～94#、132#～168#测点之间基本为正值异常，在98#～124#测点之间基本为负值异常。根据正演模型的计算结果，测道曲线上的正负异常均为顶板低阻异常的响应，认为y分量正异常为工作面内部顶板低阻异常体引起，y分量负异常为工作面外部顶板低阻异常体引起。图3（b）为z分量异常测道曲线，在12#～20#、28#～40#、70#～108#、112#～168#测点之间基本呈现正异常（88#～94#之间为负异常）。根据正演模型的计算结果，测道曲线上的正负异常均为顶板低阻异常的响应，认为z分量正异常表明顶板低阻体范围覆盖测线所在的巷道，z分量负异常表明顶板低阻体范围未覆盖测线所在巷道，即两者在水平平面上分隔。4成果推断与巷道揭露对比根据对异常测道曲线的分析，综合y分量与z分量异常，在12#～20#、28#～40#、70#～168#测点之间圈定顶板高矿化度富水区。在12#～20#测点段，富水区中心位于工?
【图文】：
贾糜诘叵?巷道中。这种工作装置的优点在于，，地面的激发源可以通过加大回线尺寸或电流强度，增加激发磁矩，使地下异常体被最大程度激发；地下巷道由于距离异常体更近，减小了涡流场的距离衰减，最大限度保证二次场信号的有效接受。2.2理论可行性针对高矿化度顶板水的实际埋深和规模，设计异常体模型长宽高为40m×30m×30m，埋深200~250m，围岩电阻率为10Ω·m，相对为高阻，异常体电阻率为0.1Ω·m，相对来说为低阻。探测参数采用2040m×620m大框、25Hz频率，按10m点距布置测点85个，测线长840m。建立正演模型（图1），将异常体分别放置在位置A、位置B和位置C，采用时域有限差分算法进行三维正演计算，得到异常体分别位于不同位置时二次场的y分量和z分量，绘制异常测道曲线，如图2。由图2可以看出，各异常测道曲线在0号测点附近均有明显的正异常或负异常，表现为曲线不同程度的隆起或凹陷。在远离0号测点时，曲线逐渐归为0值。对比正演模型中异常体的位置发现，异常测道曲线能准确反映低阻模型的中心位置。图2异常体分别位于A、B、C位置时的异常测道曲线图1正演模型示意图·188·
?3工程实践与结果分析3.1工程布置根据探测目标体的大小，在井下巷道中采用10m点距布置地巷联合瞬变电磁法测点，测线长度840m，布置测点85个，按双号进行编号，分别为0，2，4，…，168。根据理论结果，在地面布置2040m×620m的回线源作为不接地激发源，以25Hz（10ms接收时窗）的频率进行工作。仪器使用国际上先进的加拿大凤凰公司V8多功能电法工作站，可实现地面发射与井下接收分开同步进行，后期对数据按统一时间进行合成。3.2测道曲线分析在采集的总场中减去背景场，得到异常常y分量与z分量的异常测道曲线如图3，图3中将小于一定幅值的异常定义为干扰，做归为0值处理。图3（a）为y分量异常测道曲线，在12#～20#、32#～36#、72#～94#、132#～168#测点之间基本为正值异常，在98#～124#测点之间基本为负值异常。根据正演模型的计算结果，测道曲线上的正负异常均为顶板低阻异常的响应，认为y分量正异常为工作面内部顶板低阻异常体引起，y分量负异常为工作面外部顶板低阻异常体引起。图3（b）为z分量异常测道曲线，在12#～20#、28#～40#、70#～108#、112#～168#测点之间基本呈现正异常（88#～94#之间为负异常）。根据正演模型的计算结果，测道曲线上的正负异常均为顶板低阻异常的响应，认为z分量正异常表明顶板低阻体范围覆盖测线所在的巷道，z分量负异常表明顶板低阻体范围未覆盖测线所在巷道，即两者在水平平面上分隔。4成果推断与巷道揭露对比根据对异常测道曲线的分析，综合y分量与z分量异常，在12#～20#、28#～40#、70#～168#测点之间圈定顶板高矿化度富水区。在12#～20#测点段，富水区中心位于工?
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