煤礦典型致災水源瞬變電磁三分量響應特征研究.pdf

1、礦井突水是僅次于煤與瓦斯突出的煤礦第二大災害事故，誘發(fā)礦井突水的主要水源有含（導）水陷落柱、老空水和含（導）水斷層等。因此，查明這些煤礦隱蔽致災水源的發(fā)育位置及范圍，是避免突水事故發(fā)生的關鍵。
　　目前，探查煤礦災害水源的礦井地球物理方法主要有礦井直流電阻率法和礦井瞬變電磁法，其中礦井瞬變電磁法以其施工便捷、工作效率高和對低阻體反映靈敏等特點被廣泛應用于煤礦災害水源的探查，但僅限于測量發(fā)射線圈法向二次磁場分量，由于缺少水平分量的測

2、量數(shù)據(jù)信息，不能很好確定災害水源的分布范圍和產(chǎn)狀。因此，研究測量發(fā)射線圈二次磁場水平分量，開展二次磁場三分量響應特征的研究，不僅具有理論意義，而且對于實際探測資料的處理和解釋具有重大的指導作用。
　　本文基于礦井瞬變電磁法基本理論，依據(jù)物理模擬相似性準則，采用物理模擬方法，對誘發(fā)煤礦突水的典型隱蔽致災水源：含（導）水陷落柱、老空水和含（導）水斷層三種低阻體的瞬變電磁三分量響應進行了物理模擬，并針對老空水的響應特征依據(jù)時域有限差分方

3、法進行了數(shù)值模擬，選擇典型礦井進行試驗，經(jīng)過對數(shù)據(jù)進行分析和解釋，得出如下結論：
　?。?）當含（導）水陷落柱、老空水以及含（導）水斷層三種低阻體關于探測測線（即X軸）對稱的情況下，測得的Z分量的瞬變電磁信號感應信號最強，X分量感應信號較弱，比Z分量小一個數(shù)量級，但能通過X分量信號強度確定含水異常體邊界，Y分量由于低阻體關于接收線圈對稱，測得感應信號相互抵消，因此接收到的均為空氣中干擾信號。
　?。?）當含（導）水陷落柱、老

4、空水以及含（導）水斷層三種低阻體關于探測測線（即X軸）不對稱的情況下，測得的Z分量的瞬變電磁信號感應強度最強，X、Y分量感應信號較弱，比Z分量小一個數(shù)量級，綜合多個方向探測分析X、Y分量信號感應信號強度，可以劃定低阻體邊界范圍。
　?。?）老空水三分量響應數(shù)值模擬的實驗結果與物理模擬實驗結果一致。探測線圈臨近老空水時，Z分量有較為明顯的增大，能大致確定老空水的邊界范圍；在老空水邊界時X分量感應信號達到最大，到達老空水中間位置時，X