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职称论文发表矿井电磁法测试赋水性运用

  TEM探测视电阻率拟断面图及相对视电阻率响应曲线是判断探测区域赋水异常最重要的依据,虽然从图上不能判断富水区的准确位置,但为地质解释提供了重要依据;b)矿井瞬变电磁法装置形式灵活多样,为探测工作面顶板的赋水性情况,可选择线框法线垂直顶板及与煤层呈45°夹角斜向上等几个方向进行探测,以对顶板赋水性做全面的了解,同时取得较好的探查效果;c)瞬变电磁法具有对低阻体反映灵敏、分辨率较高的特点,用于对水害的探测具有其它物探方法比拟的优点。同时瞬变电磁法还具有施工方便、高效、成本低、对地形地物条件要求小等优点。

  瞬变电磁法用于煤田地下水探测已有多年,取得了较好的地质效果。但到目前为止,瞬变电磁法主要用于地面探测,其理论基础基于地下半空间电磁理论。而矿井瞬变电磁探测目前在国内外都处于研究阶段,实际工作不多。理论上讲,井下观测时,发射、接收线圈距目标体较近,在巷道内可与含、导水构造形成最佳偶合,得到较强的瞬变信号。但在实际探测过程中,巷道空间、变化多样的支护条件及金属体对矿井瞬变电磁场的分布规律都会产生较为复杂的影响,使得矿井瞬变电磁法的探测精度大为降低。因此,在具体施工过程中,应灵活设计测点和线圈位置,使线圈装置远离这些金属体,并且靠近探测目标体所在巷道一侧,以获得较好的探测效果。

  1地质概况

  月亮田煤矿1118117工作面是综采工作面。工作面走向长814m,倾斜长181m,煤层厚度1.4m~1.8m,平均1.6m,工作面底板高程+1256.8m~+1301.4m。本工作面煤层倾角7°~14°,平均倾角10°。工作面范围内煤层小的宽缓褶皱发育,底板起伏不大,构造主要表现为断层、"顶压",并伴有原生节理、裂隙发育。

  切眼至停采线内实揭露落差大于1m的断层共有8条,其中F3、F4断层贯穿工作面。工作面回采过程中涌水来源主要为顶板冒落裂隙水,受1118115工作面采动影响,1118117工作面回风巷在掘进过程中顶板有滴、淋水现象[1]。地面标高+2043m,地表水与地下水无水力联系。

  2仪器与施工方法

  本次探测所采用仪器为福州华虹智能科技开发有限公司生产的YCS40(A)瞬变电磁系统。本次探测采用中心重叠回线装置,发射匝数9,接收匝数18,线圈边长2m,该模式是最佳的浅部勘探电磁系统。本次探测技术参数如下。

  2.1仪器参数设置发射电压:12V;发射频率8.3Hz;叠加次数:128;抑制系数:3;测道数:40;记录时窗:0.008ms~864ms。

  2.2装置参数设置发射线框的边长:2m;发射线框匝数:9;电阻要求:≤10Ω;接收线框边长:2m;接收线框匝数:18。本次探测测点间距10m,实际测量时,为了在巷道内探测到顶板岩层内富水区域,采用多匝线框,探测顶板方向及与煤层呈45°夹角斜上方向,放射线框与接收线框匝数不等,中心重叠回线装置,以便与地下(探测方向)异常体产生最佳偶合响应[2]。

  3探测结果分析

  根据以往经验,视电阻率在1Ω•m以下时,工作面顶板相对富水,但对于泥岩等电阻率值相对较低的岩层,在探测解释成果中也会出现较低的视电阻率值,在数据解释时,结合地质情况,对低阻异常进行解释。本次探测自1118117工作面自工作面30m作为探测的0点位置,1118117工作面回风巷测线长550m,运输巷测线长580m,总测线长1130m,分别对1118117工作面顶板及两帮45°方向进行了探测,通过对数据进行系列处理,最终得出TEM视电阻率拟断面图[3]。图1和图2是本次探测的1118117工作面回风、运输TEM视电阻率拟断面图及对应的色标,图中不同的颜色表示不同的视电阻值,电阻率由低到高按照从冷色调到暖色调升高的规律分布。因此填充了不同颜色的该断面图可以更直观的判断探测区域顶板电阻率的分布情况。

  横坐标代表测点位置,纵坐标代表沿探测方向的探测深度。一般情况下,在同一条件下岩石的电阻率不会发生变化。但如果岩石(煤)出现空区或者充水那么岩石的电阻率就会发生大的变化。从图一中可以发现,1118117工作面回风左45°方向探测视电阻率存在较大差异,在测线的0m~400m,顶板上方深部70m开外的区域存在低阻异常(蓝色区域),结合地质资料分析判断:受1118115工作面采动影响,岩层裂隙发育,与煤层上部含水层连通导致裂隙含水[4]。其它两个方向探测视电阻率差异不大,说明探测方向煤岩体富水性较差。从图2中可以发现,多处存在小范围低阻异常,结合地质资料分析判断:断层裂隙与煤层上部含水层相连,导致断层裂隙局部含水。为进一步对1118117工作面顶板赋水性进行解释,利用1118117工作面回风、运输TEM探测数据对1118117工作面顶板60m、80m、100m不同深度进行切片处理,以便于综合分析[5]。

  从图3中可以发现,回风距切眼180m范围内出现低阻异常,经过综合解释,1118117工作面受1118115工作面采动影响比较大,回风距切眼180m顶板含水裂隙发育,巷道顶部存在富水带。在圈定的相对富水异常区进行打钻放水,先期在相对富水区各施工钻孔3个,观测钻孔放水情况,安装结束后再加密钻孔对异常富水区进行探放水[6]。工作面正常涌水量25m3/h~30m3/h,最大突水量为75m3/h。分析圈定富水异常区放水量达9960m3。

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