瞬變電磁法探測煤田采空區(qū)的應(yīng)用研究.pdf

1、在煤礦生產(chǎn)過程中，隨著煤層的被開采挖掘，地下會(huì)形成越來越多的采空區(qū)。采空區(qū)的垮塌會(huì)造成地面下沉、裂縫，毀壞耕地、建筑物等設(shè)施，破環(huán)生態(tài)環(huán)境。故有效而經(jīng)濟(jì)地利用物探方法對(duì)采空區(qū)域進(jìn)行勘探和評(píng)價(jià)，并提出適宜的防治措施有著良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。近年來眾多物探工作者對(duì)其進(jìn)行了研究，取得了很多實(shí)用性的成果。但總體來講，采空區(qū)的勘探研究還處于發(fā)展階段，勘探手段和理論均不完善。國內(nèi)外在此方而的成功經(jīng)驗(yàn)和資料積累大體包括：收集資料和調(diào)查訪問、鉆探、

2、室內(nèi)試驗(yàn)、數(shù)值模擬等。 首先，本文簡要介紹了瞬變電磁法的發(fā)展概況及主要工作裝置，總結(jié)了該方法技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)，較詳細(xì)地分析了均勻半空間，電磁場的特征，推導(dǎo)了早期、晚期及全期道視電阻率ρτ公式以及高阻圍巖中局部導(dǎo)電體的瞬變電磁響應(yīng)和相應(yīng)的ρτ公式。探討了TEM附加效應(yīng)的產(chǎn)生原因及識(shí)別方法、消除或削弱途徑；總結(jié)了同點(diǎn)裝置物理模擬異常剖面曲線特征。從影響瞬變電磁法幾種主要因素入手，探討了壓制地質(zhì)噪聲的途徑，明確了回線邊長與探測深度、供電

3、電流與信噪比的關(guān)系。 其次，討論了不同方式采煤所形成的不同類型地下采空區(qū)及地電特性的關(guān)系，認(rèn)為煤礦機(jī)械化程度高或規(guī)范開采所形成的采空區(qū)，對(duì)上覆巖層的破壞程度大，產(chǎn)生的裂縫數(shù)量多且塌陷面積廣，其電性特征是視電阻率值低且分布范圍大，規(guī)律性明顯，易分辨。而煤礦機(jī)械化程度低或不規(guī)范開采所形成的采空區(qū)，對(duì)上覆巖層的破壞程度較小，也可形成規(guī)模不等的裂縫和塌陷范圍，其電性特征是視電阻率值變化幅度大，呈不規(guī)則狀，分辨率較低；對(duì)于以巷道式開采為主

4、的煤礦古采空區(qū)，由于采空區(qū)內(nèi)充填物復(fù)雜，其視電阻率值可高于、也可低于正常地層的電阻率，在解釋上要加以注意。 然后，總結(jié)出了采空區(qū)未塌陷和完全塌陷的地電模型并對(duì)該模型進(jìn)行正演計(jì)算，分別對(duì)瞬變電磁法在探測高阻采空區(qū)和低阻采空區(qū)的異常反應(yīng)能力進(jìn)行了探討。同時(shí)較詳細(xì)的分析了瞬變電磁法在探測煤田采空區(qū)的深度和精度問題。 最后，以重點(diǎn)工區(qū)的應(yīng)用成果為例，闡述了該方法技術(shù)的有效性。結(jié)合工作實(shí)踐總結(jié)了瞬變電磁法在探測煤田采空區(qū)的優(yōu)點(diǎn)及注