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      瞬變電磁在礦井富水性探測的應(yīng)用效果

      2016-05-30 08:35:13馬勝
      水能經(jīng)濟(jì) 2016年12期
      關(guān)鍵詞:平面圖

      【摘要】新疆大多數(shù)礦井為厚煤層,厚層煤區(qū)則表現(xiàn)為相對高阻區(qū),礦井在斷層等含水構(gòu)造及積水采空區(qū)、及工作面后方巖層內(nèi)的富水區(qū),通常表現(xiàn)為低電阻率值區(qū)。而瞬變電磁探測法對相對低電阻率值區(qū)比較敏感,而礦井一旦存在含水構(gòu)造及外界擾動,都將打破地層電性在縱向和橫向上的變化規(guī)律。這種變化特征的存在,為以電性差異為應(yīng)用物理基礎(chǔ)的瞬變電磁探測的實(shí)施提供了良好的地球物理前提。

      【關(guān)鍵詞】瞬變電磁;富水性探測;數(shù)據(jù)處理于分析;平面圖

      1、引言

      新疆地區(qū)大多數(shù)地層沉積序列清晰,地層相對穩(wěn)定,正常地層組合條件下,在橫向與縱向上都有固定的變化規(guī)律等地層電性特點(diǎn),當(dāng)斷層、裂隙和陷落柱等地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育時(shí),無論其含水與否,都將打破地層電性在縱向和橫向上的變化規(guī)律。這種變化規(guī)律的存在,表現(xiàn)出巖石導(dǎo)電性的變化。當(dāng)存在構(gòu)造破碎帶時(shí),如果構(gòu)造不含水,則其導(dǎo)電性較差,局部電阻率值增高;如果構(gòu)造含水,由于其導(dǎo)電性好,相當(dāng)于存在局部低電阻率值地質(zhì)體,解釋為相對富水。同樣如果有采空區(qū),若采空區(qū)不積水,則其導(dǎo)電性較差,局部電阻率值增高;如果采空區(qū)含水,由于其導(dǎo)電性好,相當(dāng)于存在局部低電阻率值地質(zhì)體。根據(jù)MTEM視電阻率等值線圖,綜合地質(zhì)和水文地質(zhì)資料,可確定橫向、水平深度和垂向深度電性變化情況,

      2、應(yīng)用實(shí)例

      2.1 地質(zhì)概況

      本次探測在奎屯某煤礦1X301回采工作面、C4煤層+1486m泄水巷。巷道支護(hù)方式為錨桿、錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)。C4煤層直接頂板為粗砂巖,局部裂隙發(fā)育42m厚,粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、細(xì)砂巖、粗砂巖、泥巖,粉砂質(zhì)泥巖;底板為粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、細(xì)砂巖、粉砂質(zhì)泥巖。C4煤層可采厚度2.15-6.26m,平均5.33m,C3煤層頂板為粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖;底板為泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖、粗砂巖、泥巖、細(xì)砂巖。層可采厚度4.05-6.65m,平均4.81m,傾角7°—17°。

      2.2 現(xiàn)場測點(diǎn)布置

      根據(jù)本次瞬變電磁根據(jù)探測目的,布置在B4煤層+1486水平泄水巷里段,測線長度為600m,從切眼開始為探測起始點(diǎn),向里600m,每10m布置一個(gè)測點(diǎn)。每個(gè)測點(diǎn)布置4個(gè)方向,4個(gè)探測方向分別為0°、30°、60°、90°。

      2.3 數(shù)據(jù)處理

      本次瞬變電磁探測采用YCS360礦用多通道瞬變電磁儀。該儀器主要用于隧道工程超前探測、地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境調(diào)查、水利工程病害調(diào)查、礦產(chǎn)資源勘查、工程地質(zhì)勘察等領(lǐng)域。數(shù)據(jù)采集完成后,使用MTEM數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對所采集的瞬變電磁數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。并選用了surf8.0軟件進(jìn)行輔助成圖。

      3、成果分析

      使用瞬變電磁技術(shù)能探測工作面頂板、底板及巷道掘進(jìn)頭前方的平面上的低阻含水構(gòu)造分布規(guī)律,同時(shí)可以發(fā)現(xiàn)垂直于地層方向上不同深度的地質(zhì)構(gòu)造問題。因此,富水區(qū)范圍和煤層變薄區(qū)等與正常煤層間存在明顯的電性差異,可以進(jìn)行瞬變電磁探測來查明。

      YC1在X=+835—+875m,沿探測方向Y=0—55m之間;結(jié)合礦方資料與現(xiàn)場結(jié)果分析可能是煤層采動過程中產(chǎn)生頂板裂隙導(dǎo)水帶,導(dǎo)通上部含水層所致。異常區(qū)YC3在泄水巷X=1155—1215m,探測方向Y=20—60m之間;現(xiàn)場探測過程中頂板淋水現(xiàn)象嚴(yán)重,礦方施工的排水孔流量為20-40m3/h,疑似為富水異常區(qū)。YC3在泄水巷X=+1415—1455m,探測方向Y=20—120m之間。低阻異常區(qū)YC4位于礦方1W301切眼,現(xiàn)場電線、轉(zhuǎn)載機(jī)等機(jī)械設(shè)備可能對結(jié)果造成干擾,但現(xiàn)場巷道頂板淋水嚴(yán)重,且有一定積水,經(jīng)過數(shù)據(jù)分析后,該區(qū)域可能為富水區(qū),其動態(tài)補(bǔ)給水量主要來源于井田西部邊界及北部的頂板砂巖裂隙水含水層。

      4、結(jié)論

      結(jié)合探測結(jié)果及礦方提供資料和現(xiàn)場踏勘綜合分析判定;+1486水平泄水巷由切眼開始向里600m范圍內(nèi)可能存在3處低阻異常區(qū)YC3、YC2、YC1,綜合分析泄水巷主要的低阻異常區(qū)YC1可能是煤層采動過程中產(chǎn)生頂板裂隙導(dǎo)水帶,導(dǎo)通上部含水層所致。低阻異常區(qū)YC2為疑似富水異常區(qū)。低阻異常區(qū)YC3可能為富水異常區(qū),其動態(tài)補(bǔ)給水量主要來源于井田西部邊界及北部的頂板砂巖裂隙水含水層。

      本次MTEM工作解釋的低阻異常帶平面對應(yīng)情況較好,根據(jù)視電阻率等值線變化情況進(jìn)行地質(zhì)、構(gòu)造和水文地質(zhì)解釋,物性依據(jù)充分,地電關(guān)系明顯,成果較為可靠。

      參考文獻(xiàn):

      [1] 樸化榮.電磁探測法原理 [M].北京:科學(xué)出版社,2009.

      [2] 牛之璉,林柏泉.時(shí)間域電磁法原理[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,1999.

      [3] 駱祖江,張珍. 電磁測深法視電阻率定義問題的研究[J].物探與化探,2004,3(1): 51-54.

      [4] 吳鵬.瞬變電磁在煤礦水害預(yù)測防治中的應(yīng)用[M].西北工業(yè)大學(xué)出版社,2002,

      作者簡介:姓名:馬勝 性別:男 民族:回族 出生年月:1983-12-1 籍貫:新疆巴州焉耆回族自治縣。郵箱:masheng1983@126.com 單位:中工武大設(shè)計(jì)研究有限公司新疆分公司。

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