矿井局部冷风降温机组控制系统设计.pdf

兮 正 0 ； Z 0 蛊 U ； 髦 1 6 0 能源 地矿 L 0 W C A R B o N WO R L D 2 0 1 4 ， l o 浅谈瞬变电磁法在物理勘探 中的应 用 王 刚 湖南省地质矿产勘查开发局四一三队， 湖南 常德4 1 5 0 0 0 【 摘 要】 在物理勘探工程领域， 瞬变电磁法方法有其独特的优势， 在覆盖层厚度探测及分层， 基岩划分， 探测地下裂隙、 基底断裂、 破碎带， 沙漠 干旱地 区找水， 地下空洞 煤矿采空区 探测等领域都 有成功的案例。本 文结合具体工程 实例 ， 分析 了瞬变电磁法在煤矿开采中的物理勘探应用。 【 关键词】 瞬变电磁法； 物理勘探； 应用分析 【 中图分类号】 P 6 3 1 ． 3 2 5 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 2 0 9 5 2 0 6 6 2 0 1 4 2 0 0 1 6 0 0 2 引 言 瞬变电磁 法是 一种应 用电磁感应原理的 时间域人工原 电 磁探测方法。它是 由设置在 井巷 中的不接地 回线或 电极 向四 周 空 间发 送 脉 冲 式一 次 电磁 场 ，该 脉 冲 电磁 场 可 感 应 地 下 涡 流产 生 的 二 次 电磁 场 的 时 空分 布 ．该 时 空分 布 再 由线 圈或 接 地 电极接受 ． 由此来处理相 关地质 问题的时间域 电磁 法 1采空区地球物理特征 地层 中的煤被 开采以后 ． 在地下岩层形成一定的空间 ． 采 空区上方岩层由于失去煤层 的支撑 ， 在重力作用下发生塌陷 ， 煤 层 上 覆 岩 体 失 去原 有 平衡 发 生一 定程 度 岩 移 ．破 坏 了岩 石 的完整性、 连 续性 ， 致使岩层破碎 出现 大量裂隙。当发 育的裂 隙间没有充水时， 该处 电阻率会 比完整岩石处的电阻率偏高 ， 不明显时则视电阻率等值 线会 出现异 常波动 ，明显 时则表现 出相对 高阻特性； 当采 空区域的裂隙被水或泥质物体充填后 ． 该处的 电阻率值将明显低 于完整围岩的电阻率．表现 出一定 的低 阻特征。 不管是表 现出高阻异常还是低 阻异 常， 采空区的 视 电阻率值与未采区有明显差异 ．这种 差异 正是 瞬变电磁 法 探 测 采 空 区的 地球 物 理 前 提 2 瞬变电磁法工作原理及特点 瞬变 电磁法基本工作原理是 利用通有一次电流的脉 冲 激励 回线线 圈或接 地长导线 ．这样会在 整个空间内建立起 电 磁场 ， 在电磁 场稳定建立后快速关断供 电电源 ， 为了维系空间 中的场不能马上消失， 这样将在导 电地层 中感应 出感应涡流 ． 而感应涡流在导电媒质 中的传播规律服从 扩散 方程 ．它逐 步 由地表处 向地层深部 扩散 ， 其分布范 围也逐步扩大 ． 并在地层 中及上半 空间产生感应二次场 ．该二次场随时间的延 长将逐 渐衰减消失。在 实际应用 中， 观测的是在一次场脉冲 间歇 中． 测量二 次电场和磁场随时间的衰减 ．而二次场 中则包含有 丰 富的地 下电阻率等信息。其原理如 图 1所示。 3 工程概况 某矿矿 井生产能力 0 ． 6 Mt／ a ， 井田 内 1 0 、 l 1 煤层是该矿 主采煤层 ，依据 已有的井田水文地质 资料 可知 ． 1 0号 煤层底 部 至 奥灰 顶界 面 区 间 的 隔水 层 厚 度 为 3 0 ． 1 9 m． 1 1号煤 层 底 部 至 奥 灰 顶 界 面 区 间 的 隔 水层 厚 度 为 l 6 ． 1 7 m。 由 于 l 1号煤 层 图 1 瞬变电磁工作原理 底部隔水层厚度较 小． 开采时底板破 坏带会 导通奥灰含 水层 ． 是威胁煤层安全生产的最大隐患。因此， 恰 当选用地球物理探 测技 术 准 确及 时提 供 煤 层 的 富水 性 、含 水 构 造 是 保 障 生 产 及 人 身 安 全 的 关键 所 在 4 探测方案 4 ． 1 探测设备和探测环境 本 次矿 井 瞬 变 电磁 物 探 工作 使 用 的 仪 器 为 T E M HZ 7 5矿 用瞬变 电磁仪 由 中国地 质 大学 高科 资 源探 测仪 器研 究所 生 产。探测环境条件要求 ① 通风 良好 ， 瓦斯不超标 ； ②停 工 、 停 电 ， 减 少各 种 干 扰 信 号 ； 移 开 大 型金 属 设 备 ， 消 除 对 电 磁 信 号 的 吸 收 作 用 4 ． 2 探测技术布置 本 次 主要 是 探 测该 矿 轨 道 下 山和 回风 下 山迎 头 沿 开挖 方 向前 方 1 0 0 m 的富水异常体 ． 为能考察富水异 常体 或地质构 造 的 立 体 空 间位 置 ． 特 建 立 了 立 体 的 观 测 系 统 ， 将 矿 井 瞬 变 电磁 探 测 方 向分 为 迎 头 顺 层 0 。 、 迎 头 顺 层 l 5 。 和 迎 头顶 板 4 5 。 三 个方向 。 以此探测 富水隐伏地质构造 朝顶 、 底板摆动 形态。 具体 测点布置 情况如 下 在 距 当 日 2 0 1 3年 7月 2 5 日 停 头 里程 5 m 根 据 多 匝 小 回线 发 射 电磁 场 的 方 向 性 ． 得 出线框 平 面的法线方向就是 瞬变电磁探测 方向。因此在进行地质 异常 探测 中， 若探测方位为迎头前方则将发射 、 接收 线框 平面对准 迎 头前 方 。结 合本 次探 测 目的 ， 对 迎 头 超 前探 测 时 ， 重 叠 回 线 装置 需平行于巷道迎 头． 进而使线框平面的法线与迎头垂直 对顶 板 和 底 板 进行 探 测 时 ． 可将 线框 沿煤 层 方 向和 迎 头 顺层 方 向倾 斜 一 定 的 角 度 ．进 而 确保 线框 平 面 的 法 线指 向巷 道 顶 底 板 并通过优化的工 艺逻辑控制和安全策略的设计 ．实现机组长 期可靠的安全运转。 参考文献 【 1 】 杨 德 源 ， 杨 天鸿． 矿 井 热环 境及 其控 制【 M] ． 北 京 自金 工业 出版 社 ． 2 0 0 9． [ 2 】 刘华 波． 西门子 S - 7 2 0 0 P L C编程及应用案例精选[ M] ． 北京 机械 工 业 出版 社 ． 2 0 0 9 ． 5 ． 【 3 】 姜 珊 ， 周 鹏 ， 巩海全 ， 等．P L C在 全 自动控 制冷冻站 系统 中的应用 [ J ] ． 制冷与空调 ， 2 0 0 4， 2 ． [ 4 ] 王启祥 ， 罗力 渊， 等．P L C控 制 系统在 冷水机组 中的应 用[ J 1 ． 计 算机 应 用和 I T技 术 ， 2 0 0 9， 9 ． 收稿 日期 2 0 1 4 9 1 8 作 者简介 董浩 民 1 9 8 5 一 ， 男 ， 山西长 治人 ， 助理 工程 师 ， 硕 士 ， 主要从事矿井降温机组监控 系统的设计和研究工作。