矿井瞬变电磁法定向超前探测机理及方法研究.pdf

中 国 科 技 信 息 2 0 1 4 年 第0 5 期 C H IN A S C IE N C E A N D T E C H N O L O G Y IN F O R M A T IO N M a r 。2 o 1 4 工程科技 矿井瞬变电磁法定向超前探测机理及方法研究 牛小军 河北省 煤 田地质局物测地质 队，河北 邢 台 0 5 4 0 0 0 r e sea r ch o n t h e mec ha ni c s an d t e ch no l o gy of t he di r ec t i O na I a dv an ce p r os pec t i n g ab ou t mi n i ng t r an si en t el ect r omagn et i c met ho d N i u X i a o j u n H e b e i P r o v i n c a l C o a l f ie l d G e o l o g y B u r e a u G e o p h y s ic a l P r o s p e c t i n g＆ S u r v e y A d m i n i s t r a t i o n ， X i n g t a i 0 5 4 0 0 0 ， H e b e i P r o v in c e ， C h i n a 牛小军 牛小 军 男 ，1 9 7 5 年 生 ，1 9 9 9 年 毕 业 于 中 国矿 业 大 学 ． 应 用 地 球 物 理 专 业 ，毕 业 后 一 直 从 事物 探 工 作 ．现 任 河北省煤 田地质局 物 测 地 质 队物 探 研 究所 所 长 ，职 称 物探 高级工程师。 摘要 巷道 掘进前 方隐伏 的导 、含 水构造 或老窑采 空积水 区极 易造成矿 井 突水事 故，对 煤 矿安全生产构成极大威胁。研 究定向超前探测技术，准确及时地-t g L 掘进前方隐伏 的赋水构造，对于煤矿的防治水工作与安全生产具有重要意义。本文首先通过数值 模拟 分析 了磁偶 源平行层理 激发方 式下全 空间瞬 变电场的扩散 衰减过程 ，得到 了不 同地 电断 面瞬 变磁 场 的响应 特征 ，分析 了矿井 瞬 变电磁 定向超 前探 测的原理 ，在此 基础 上研 究 了瞬 变电磁 定向探 测 的数据 采集 与处理技 术。最后通过 实例分析 ，说 明 矿 井瞬 变 电磁 法定 向超 前探 测技术对 老窑采 空积水 区和巷道 前方断层的探 测取得 了 好 的应 用效果。 关键词 矿 井瞬 变电磁 法；定向超 前探 测；导含 水地质 构造 ；采 空积水 区 Ab s t r a c t Th e wa t e r -b e a r i n g s t r u c t u r e o r wa t e r -- a c c u mu l a t e d a r e a s i n mi n e o l d g o b s wh i c h a r e hi d d e n i n f r o n t o f t h e r o a d wa y wh e n e x c a v a t e d c a n l e a d t o wa t e r b u r s t i n g i n mi n e s e a s i l y ． R e s e a r c h i n g t h e a d v a n c e d d e t e c t i n g t e c h n o l o g y whi c h f o r e c a s t s a q u i r s t r u c t u r e b e f o r e t he e x c a v a t e d r o a d wa y a c c u r a t e l y i s i mp o r t a n t t o e n s u r e s a f e p r o d u c t i o n o f c o a l mi n e a n d d e v e l o p wo r k o f p r e v e n t i o n a n d c u r e wa t e r d i s a s t e r ． I n t h i s p a p e r , we s i mu l a t e t h e d i f f u s i o n a n d a t t e n u a t i o n p r o c e s s o f t h e t r a n s i e n t e l e c t r o ma g n e t i c fi e l d i n f u l l s p a c e whi c h i n t h e wa y o f ma g n e t i c d i p o l e s o u r c e p a r a l l e l b e d d i n g ， t h e n we o b t a i n t h e r e s p o n s e c h a r a c t e r i s t i c s o f t r a n s i e n t e l e c t r o ma g n e t i c fi e l d i n d i f f e r e n t g e o e l e c t r i c s e c t i o n s ． F u r t h e r mo r e ， we i n d i c a t e t h e t e c hn o l o g y me c h a ni s m o f d i r e c t i o n a l a d v a n c e p r o s pe c t i n g a b o u t t r a n s i e n t e l e c t r o ma g n e t i c me t h o d ， me an wh i l e ， s t u d y a n d p e r f e c t t h e t e c h n o l o g y o f t h e d i r e c t i o n a l d e t e c t i o n a b o u t mi n i n g t r a n s i e n t e l e c t r o ma g ne t i c me t h o d fur t h e r ． T h r o u g h t h e a n a l y s i s o f t h e t wo e x a mp l e s i l l u s t r a t e t h a t t h e t e c h n o l o g y o f t h e d i r e c t i o n a l a d v a n c e p r o s p e c t i n g a b o u t mi n i n g t r a n s i e n t e l e c t r o ma g n e t i c me t h o d c a n d e t e c t t h e r a n g e o f o l d k i l n g o b s wa t e r a r e a a n d t h e b o u n d a r y p o s i t i o n o f f a ult s t r u c t ur e a c c u r a t e l y a n d e f f e c t i v e l y , wh i c h p r o v i d e r e l i a b l e g e o p h y s i c a l e x p l o r a t i o n t e c h n o l o g y i n f o r ma t i o n f o r t h e p r e v e n t i o n an d c o n t r o l o f wa t e r wo r k i n m i ne． Ke y wor d s mi n e t r a n s i e n t e l e c t r o ma g n e t i c me tho d ；d i r e c t i o na l a d v a n c e p r o s p e c t i n g ；wa t e r - b e a r i ng s t r u c t u r e ；wa t e r a c c u mula t e d a r e a s i n mi n e g o b s 文献标识码A D O I 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n 。 1 0 0 1 - 8 9 7 2 ． 2 0 1 4 ． 0 5 ． 0 2 9 目前煤矿突水事故大多数是 由于直接与附近老窑采空 积水 区打通或直接揭露 隐伏的导含水构造而引起瞬 间大量 突水所致 ，造成了较大的经济损失 ，同时对煤矿工人的人 身安全也带来了较大的威胁。因而 ，在巷道迎头掘进或采 煤工作面开始 回采之间查明其掘进或开采影响范围内是否 一 9 9 一 存在隐伏的导含水构造或老窑采空积水区，提前采取治理 措施成为矿井防治水工作的关键所在。 目前煤矿防治水领 域的探测主要包括直接法和 间接法两类⋯ [2 ] ，直接法常采用 钻探实现 ，该技术具有结果直观、可靠等明显优点。间接 法常采用矿井地球物理方法实现 ，目前矿井地球物理探测