瞬变电磁法与钻探结合确定含水区技术分析.pdf

2 0 1 3 年第 1 1 期 中州煤炭 总第2 1 5 期 瞬变电磁法与钻探结合确定含水区技术分析 李 1 ． 河南神 火煤 电股份有限公 司 新庄煤矿 ， 河 南 永城 亮 ， 许 志东 4 7 6 6 0 0 ； 2 ． 湖北盛源矿 山设计有限公 司， 湖北 宜 昌4 4 3 0 0 0 摘要 针对巷道掘进 面前方水文地质条件 的变化， 采用瞬变电磁法进行超前探测、 辅助钻孔探测确定异常区的 方法 ， 能对含水区域位置、 范围等进行准确预报。瞬变探测技术的应用 ， 为制订合理 防治水措施提供 了依据。 关键词 瞬变 电磁 法； 视 电阻率； 超前探测 ； 防治水 中图分类号 P 6 3 1 ． 3 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 3 0 5 0 6 2 0 1 3 1 1 0 0 7 6 0 2 An a l y s i s o n Aq u i f e r Re g i o n De t e r m i ni n g Te c h no l o g y b y Tr a ns i e n t El e c t r o m a g n e t i c M e t h o d Co m b i n e d wi t h Dr i l l i n g Ex p l o r a t i o n Li Li a n g ， Xu Z h i d o n g 。 1 ． X i a z h t a n g C o a l Mi n e ， S h e n h u o C o a l a n d El e c t r i c i t y G r o t tp C o ． ， L t d ．， Y o n g c h e n g 4 7 6 6 0 0， C h i n a； 2 ． Hu b e i S h e n g y u a n Mi n e De s i g n C o ．， L t d ．， c h a n g 4 4 3 0 0 0， C h i n a Abs t r a c t Ai m i n g a t t he c ha n g e o f h y dr o g e o l o g i c a l c o n d i t i o ns o n r o a d wa y dr i v a g e f a c e， t he me t h o d wa s t ho u g h t t o ma k e a c c ur a t e d e t e c t i o n o l l t h e l o c a t i o n o f wa t e r i n - r i c h r e g i o n s a n d i t s r a n g e ， t h a t i s ， 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 a p p l i e d f o r a d v a n c e d d e t e c t i o n，a n d d e t e c t i n g s o me a u x i l i a r y h o l e s us e d t o d e t e r mi n e a b n o r ma l a r e a ． Th e a p pl i c a t i o n o f t r a n s i e nt d e t e c t i o n t e c hn o l o g y c a n p r o v i d e ba s i s f o r p l a n n i n g r e a s o n a bl e wa t e r c o nt r o l m e a s ur e s ． K e y wor d s t r a n s i e n t e l e c t r 0 ma g n e t i c me t ho d； a p pa r e nt r e s i s t i v i t y； a d v a n c e d d e t e c t i o n； wa t e r c o n t r o l 大多 数 突水 事 故 发 生在 巷 道 掘进 期 间 ， 因而 掘 进前 进行 超前探 水 查 明 隐伏 导 含 水构 造 ， 提 前 采 取 治 理措施 成 为矿井 防治 水 工作 的关 键 。 目前 ， 巷 道 超前探 测 以钻探 为 主 ， 此 方 法虽 然 能 直观 显 示 巷 道 前方含 水及 岩层 变 化 情 况 ， 但 是 时 间长 、 费 用 高 ， 对 巷道 掘进影 响大 。 随着 地球 物理勘 探 多种技 术 的 日趋成 熟 ， 瞬变 电磁 法 以其施 工方便 快捷 、 体积 效应 小 、 分辨 率 高 、 探测 距 离 大 、 对 含水 低 阻 体 反应 灵 敏 等优点而被广泛应用 ， 并逐步成为巷道超前探测 的重要 手段 ， 但 探 测 结 果 会 受 到低 阻 岩体 的 影 响 。 瞬变电磁法与钻探结合使用 ， 对 巷道掘进前方进行 探 测 ， 能够有 效发挥 二者 优势 并形成 互补 ， 能准 确确 定 含水 区位 置 、 范 围及 含水 量 ， 并 节 约 钻探 工 程 量 ， 提 高掘 进速 度 。 1 瞬变电磁 法探测原理 瞬变 电磁法属时间域 电磁感应方法 ， 其原理是 收 稿 日期 2 0 1 30 62 7 作者简介 李亮 1 9 8 9 一 ， 男 ， 安徽淮北 人 ， 技术员 ， 2 0 0 7年 毕业 于安徽理工 大学 ， 现从事煤矿采掘工作 。 7 6 利用 不接 地 回线 向探 测 方 向发 射 一次 脉 冲磁 场 一 次场 ， 当发射 回线 中 的电 流 突然 断开 时 ， 所探 测 介 质 中将激 发 二次 涡 流场 二次 场 以 维持 在 断 开 电 流前 产 生的一 次 场 ， 并 由接 收 回线 接 收 二 次场 。二 次场 的 大小及衰 减特 性取决 于所 探测介 质 的导 电性 质 ， 如果没有 良导体存在 ， 将观测到二次场快速衰减 的过程 ； 当存在 良导体时 ， 电源切断的瞬间 ， 在导体 内部产 生涡流 以维 持 一 次场 ， 所 观 测 到 的衰 变 速度 将 变慢 ， 从而 发 现 良导 体 的存 在 图 1 。在 一 次 场 的间歇 观测 二次场 随 时 间 的变 化 特征 ， 经过 处 理 后 可以 了解 地下 介质 的 电性 、 规模 、 产状 等 ， 从 而 达 到 探 测 目标介质 的 目的 。 图 1 良导 体 瞬 变 电 磁 感 应原 理 2 0 1 3 年第 1 1 期 中州煤炭 总第2 1 5 期 车安全 运行 。 4使 用方 法 在绞车正常运行或提升司机正常施 闸时 ， 该装 置均不投入运行。在手动施 闸装置出现故障、 永磁 传感器探测出施 闸位置错误的情况下 ， 该装置 自动 切 断 电磁抱 闸电 源进 行 紧 急制 动 。 因此 ， 无 需 绞 车 司机 操作 。需要 注 意 的是 ， 当绞 车 手 动制 动 施 闸 出 现故 障 、 紧急制 动 自动 投入后 ， 严禁 在未 将故 障彻底 处理的情况下 ， 将手动制动手柄推至松闸位置。要 避免传感器位置改变对故障造成误判。 5 结语 改进 后 的 运输 绞 车手 动 制动 装 置 ， 在新 桥 煤矿 井下投入使用 已近一年 ， 制动及运行效果 良好。当 制动 手柄 根部拉 至底 部 ， 绞 车仍未 停止旋 转 时 ， 电磁 传感器可立即切断电磁抱 闸电源 ， 通过电磁抱闸进 行 紧急制 动 ， 圆满 完 成 了 紧急 状 态下 对 电 磁抱 闸制 动 的任务 ， 大大提 高 了 J Y B ． 51 ． 4运输 绞车 的安 全 可靠性 ； 解 决 了该 绞 车仅 利 用 手 动制 动 闸装 置 控 制 开车停车极易造成 下山飞车事故 的不足 问题 ， 确保 了绞车的安全、 可靠运行。 参考 文献 [ 1 ] 丁正凡 ， 杨起．J Y B 一 51 ． 4 O型运输绞车 安全 制动装 置的改造 [ J ] ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 0 1 1 0 6 1 0 8 ． [ 2 ] 王海艳 ， 李炳文 ， 闵付松 ， 等． 运输绞车手制动闸设计 [ J ] ． 煤矿 机械 ， 2 0 0 7 1 2 1 2 9 ． 1 3 1 ． [ 3 ] 张永春 ， 王化东 ， 张海荣． J Y B - 51 ． 4运 输绞车安全制 动装置 的改进 [ J ] ． 煤矿机械 ， 2 0 0 7 7 1 3 1 1 3 2 ． [ 4 ] 高森林． 煤 矿提 升绞车 制动 系统的改 进 [ J ] ． 煤矿 机械 ， 2 0 0 1 6 4 7 48 ． [ 5 ] 史国生． 电气控制与 可编程控制器 技术 [ M] ． 北京 化学 工业 出版社 ， 2 0 0 3 ． 责任 编辑 许 久峰 上接 第 7 5页 防止 打 滑所 造 成 的恶 性事 故 。它 的安装方式 有 2种 ① 安装 在带 式输 送 机 上输 送 带 的下面 ， 安装后应 保证输送带在有 料时检测 器与输送 带面平行 ， 且输送 带无料运行时检测 器与输 送带应 可 靠接触 ， 安装在振动最小和输送带抖动最小的地方， 一 般不要靠近头部、 尾部、 加料和卸料的地方。②将 检测器输 出轴和从 动滚筒采用柔 性联 轴器连接起来 。 3 纵 向撕 裂 开关 。用 于各 种 规格 型 号 的带 式 输 送机输送带 纵 向撕裂 的保 护。纵 向撕 裂是 带式 输 送 机工作期间的一种恶性 事故 ， 任其发 展会造成 巨大 的经济 损失 ， 纵 向撕裂开关可 检测 出输送 带纵 向撕 裂 故障， 及时发现停机信号 ， 防止故障扩大， 减少损失。 纵向撕 裂开关的钢丝绳直径小 ， 可以安装 在输送 带下 并靠近输送带的位置。 责任编辑 许久峰 上接 第7 7页 排水 负担 ， 每一处含水 区域施工 钻孔 数量均 较 少 。一 般 施 工 2组 钻 孔 ， 每 组 包 括 1 个水 平及倾 斜 角度钻 孔 。 水 图 4 1 1 测点排水钻孔布置示意 孔 4 结 语 瞬 变 电磁 法在 某 矿 的应 用 ， 证 明其 在水 文 探 测 及辨 别 富水性 强弱方 面具 有较好 的效果 。用 于巷 道 掘进 面前 方地 质构 造 及 含水 构 造 的超 前 探 测 时 ， 能 8 0 较 准确地 确定 异常 区域 的范 围 、 距 掘 进 面 的实 际距 离 。配合 针对 性 的钻 孔辅 助 探 测 ， 实 现对 异 常 区域 特别是 含水构 造 的超 前 预报 ， 为制 订 合理 的治 理措 施提供依据。合理运用瞬变 电磁法及钻孔探测， 可 以提 高超前 探测效 率 ， 有 利 于巷 道安 全快速 掘进 。 参考 文献 [ 1 ] 姜志海 ， 焦险峰． 矿井瞬变电磁超前探测物理实验 [ J ] ． 煤炭学 报 ， 2 0 1 1 ， 3 6 1 1 1 8 5 2 1 8 5 7 ． [ 2 ] 姜志海 ， 岳建华 ， 刘志新 ． 矿井瞬变 电磁法在 老窑水超 前探测 中的应用 [ J ] ． 工程地球物理学报 ， 2 0 0 7 ， 4 4 2 9 1 2 9 4 ． [ 3 ] 郭纯 ， 刘 白宙 ， 白登海 ． 地下全空 间瞬变 电磁 技术在 煤矿巷道 掘进头 的连续跟踪超前探 测[ J ] 地震地质 ， 2 0 0 6 ， 2 8 3 4 5 6 4 6 2 ． [ 4 ] 王百木 ， 王 永刚． 神 火新 庄矿 水文 地质 研究 [ J ] ． 轻工 科技 ， 2 0 1 2 9 9 0 9 1 ． 责任编辑 刘欢欢