礦井瞬變電磁在新田煤礦溶洞發(fā)育地段探測中的應(yīng)用研究

臧楠 葉紅儒

摘 要：新田煤礦開采區(qū)域伴隨著溶洞的發(fā)育，為煤礦生產(chǎn)帶來巨大安全隱患。為了解溶洞所在的具體位置和溶洞內(nèi)部填充的物質(zhì)，進而為防治礦井災(zāi)害做出科學(xué)的建議。本文使用礦井瞬變電磁對礦井溶洞發(fā)育地段進行探測結(jié)果特征進行視電阻率聯(lián)合空間反演探測研究。

關(guān)鍵詞：礦井瞬變電磁;溶洞;新田煤礦;視電阻率

1 瞬變電磁工作原理

瞬變電磁法為時間域電磁感應(yīng)法。其原理：給發(fā)射線圈提供交流電，在電流方向不斷變化的過程中根據(jù)電磁感應(yīng)原理，這個變化的電流會激發(fā)一個初級磁場。在這個初級磁場的作用下，前方的地質(zhì)體會因為磁場的變化，進而在地質(zhì)體內(nèi)激發(fā)出渦流。被一級磁場激發(fā)的渦流不會立即消失，將有一個逐漸衰減變小的過程[1]見圖（1）。在這個被一級磁場激發(fā)出的渦流逐漸衰減的過程中同樣根據(jù)電磁感應(yīng)原理，會激發(fā)出二級磁場，這個二級磁場會向發(fā)射線圈的方向傳播也就是掌子面方向傳播。接收線圈接收到二級磁場后，可根據(jù)二級磁場的變化來反映出地質(zhì)體的導(dǎo)電情況。地質(zhì)體的導(dǎo)電情況的好壞與其電阻率有關(guān)。接收線圈按相同的時間間隔接收二級磁場，根據(jù)二級磁場情況可反映出二次感應(yīng)電動勢，就可得到二級感應(yīng)磁場隨時間變化的曲線。若地質(zhì)體的導(dǎo)電性能很差，在切斷電源的瞬間，接收線圈會感應(yīng)到二次磁場快速衰減的過程。相反，則感應(yīng)到二級磁場的逐漸衰減的過程。瞬變電磁產(chǎn)生的磁場在大地中的擴散方式就像“煙圈”（如圖2）。在這發(fā)射和接收的過程中，所產(chǎn)生的電磁的能量都直接在地質(zhì)體中消耗。

2 瞬變電磁在新田煤礦的應(yīng)用

新田煤礦地處貴州省畢節(jié)市黔西縣甘棠鄉(xiāng)境內(nèi)，該礦是目前為止甘棠鄉(xiāng)唯一的一個煤礦。新田煤礦年產(chǎn)煤約60萬噸，是推動甘棠鄉(xiāng)經(jīng)濟發(fā)展的重要單位給當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展帶來了強勁的動力。該礦的探礦范圍在東經(jīng)106度02分30秒至106度07分30秒，北緯27度05分00秒，井田自東到西長度約為8千米，從南到北寬度約為4.6千米，井田總面積大約有36.8平方千米。本次使用的是YCS40-1本安型礦用瞬變電磁儀，重疊回線的工作裝置。

3 數(shù)據(jù)分析

聯(lián)合空間反演結(jié)果揭示了三條巷道整個范圍內(nèi)電性的大致分布情況。主斜井和副斜井高度落差有20米，回風(fēng)巷和主斜井高度落差也是20米。中間藍色的巷道代表主斜井;最上面的巷道是回風(fēng)巷;最下面的是副斜井其中三條巷道右邊填充的部位表示已經(jīng)掘進過得部分。從圖像中可知主井停頭后方兩側(cè)側(cè)幫出現(xiàn)低阻區(qū)域，三條巷道前方100米至120米的范圍內(nèi)也出現(xiàn)低阻區(qū)域。

4 結(jié)論

（1）礦井瞬變電磁在對溶洞的探測中低阻異常區(qū)域與模擬溶洞區(qū)域位置相對應(yīng)，說明該方法對溶洞的探測反應(yīng)靈敏。

（2）新田煤礦三個井筒異常區(qū)內(nèi)分別為，主井為黃泥破碎帶，副井為破碎帶，風(fēng)井為構(gòu)造帶出水，所有探測結(jié)果和實際揭露情況一致，探測準(zhǔn)確率在90%以上。

（3）礦井瞬變電磁在溶洞發(fā)育地段的探測具有實際意義。能夠有效的為礦井生產(chǎn)提供可靠的地質(zhì)數(shù)據(jù)。

參考文獻：

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[3]薛國強.論瞬變電磁測深法的探測深度石油地球物理勘探.2004（10）：575-578.