礦井巷孔瞬變電磁法應(yīng)用研究.pdf

1、瞬變電磁方法已經(jīng)廣泛應(yīng)用于煤礦井下災(zāi)害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，巷孔瞬變電磁法（Tunnel-drilling Transient Electromagnetic Method，簡(jiǎn)稱TDTEM）是在傳統(tǒng)瞬變電磁方法的基礎(chǔ)上，利用井下巷道空間及各類鉆孔進(jìn)行的孔內(nèi)探測(cè)方法。巷孔瞬變電磁法利用孔內(nèi)發(fā)射-孔內(nèi)接收（內(nèi)收-發(fā)）模式和巷道發(fā)射-孔內(nèi)接收（外發(fā)-內(nèi)收）模式交替工作的方法對(duì)鉆孔周邊圍巖一定范圍內(nèi)的含水構(gòu)造及鉆孔鉆進(jìn)過程中圍巖巖性的變化進(jìn)行響應(yīng)信號(hào)特征提

2、取，進(jìn)而判斷含水構(gòu)造位置及圍巖巖性變化情況。研究巷孔瞬變電磁法對(duì)煤礦安全生產(chǎn)及節(jié)約開采成本起到重要作用，因此論文通過巷孔瞬變電磁法兩種工作模式的理論公式推導(dǎo)、物理模擬及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐進(jìn)一步確定了該方法的有效性。論文各部分研究?jī)?nèi)容及成果如下：
　?。?）介紹巷孔瞬變電磁法內(nèi)收-法模式和外發(fā)-內(nèi)收模式的探測(cè)原理，通過利用全空間瞬變電磁斜階躍場(chǎng)源響應(yīng)公式推導(dǎo)了內(nèi)收-發(fā)模式工作時(shí)接收信號(hào)響應(yīng)公式；根據(jù)內(nèi)收-發(fā)響應(yīng)信號(hào)特征及雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系圖像特征推

3、導(dǎo)了對(duì)數(shù)離值公式；根據(jù)全空間磁場(chǎng)水平分量和垂直分量響應(yīng)值推導(dǎo)了外發(fā)-內(nèi)收模式的理論接收響應(yīng)信號(hào)。
　　巷孔瞬變電磁的接收探頭由兩個(gè)發(fā)射大小相同方向相對(duì)磁場(chǎng)的發(fā)射線圈和六個(gè)不同徑向接收方向的接收回線構(gòu)成，因此其工作原理及信號(hào)響應(yīng)特征與傳統(tǒng)的瞬變電磁法差異較大，通過對(duì)其響應(yīng)原理的分析有助于我們更好地掌握其響應(yīng)曲線特征。由于其響應(yīng)曲線會(huì)得到豐富的“負(fù)值”信息，而通用的雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系無法滿足其圖像顯示的要求，通過推導(dǎo)對(duì)數(shù)離值公式有利于圖像的

4、顯示及規(guī)范信號(hào)響應(yīng)值大小標(biāo)準(zhǔn)。
　　（2）利用室內(nèi)條件，根據(jù)巷孔瞬變電磁響應(yīng)機(jī)理設(shè)計(jì)了使用不同工作模式探測(cè)不同角度及距離的低阻異常體、不同巖性、不同角度板狀異常體的物理模擬實(shí)驗(yàn)。通過物理模擬得到看出：巷孔瞬變電磁①具有分辨電性界面方位的能力，且分辨精度較高；②具有判斷電性界面距鉆孔距離的能力；③具有分辨地電特征差異較大巖層的能力；④具有判斷電性界面發(fā)育情況的能力；同時(shí)，對(duì)數(shù)離值公式確實(shí)有助于分析具有“負(fù)值”的響應(yīng)信號(hào)，并且能夠?yàn)轫?/p>