通过地面与井下2种瞬变电磁仪的灵活运用及其视电阻率值的分析,对黔南地区某煤矿采空区的位置及含水情况进行探测,并利用打反向钻孔与水质化验分析的方法对探测结果的准确性进行验证,分析了瞬变电磁法的使用效果,也为该煤矿的安全生产提供了可靠依据。

矿井瞬变电磁法凭借其对低阻反应敏感、方向性强、体积效应小、便于施工等优点,在探测煤矿采空区积水、含(导)水地质构造、充水钻孔等方面取得了很好的应用效果。以TEM法在大同煤业股份有限责任公司忻州窑煤矿工作面上覆采空区积水探测的应用为例,分析了上覆采空区积水的位置和大致范围,为后续探孔的布置提供了依据。

为了论证地巷联合瞬变电磁法探测煤矿井下采空区积水的有效性,用水和薄铜板分别模拟均匀半空间和采空区积水,研究水平分量的异常响应。结果显示,X、Y分量对采空区反映明显,其中,X分量过零点与Y分量极值点均对应采空区中心位置。X、Y分量曲线组合形态与采空区空间方位密切相关。模拟结果证明,地巷联合瞬变电磁法能准确发现采空区积水,并有望确定其空间方位。

为了研究煤矿积水采空区的瞬变电磁响应特征,建立了煤矿积水采空区的理论模型,计算了瞬变电磁响应曲线,分析了典型的积水采空区瞬变电磁响应特征。理论计算结果表明,在被探测的采空区具备地球物理条件的前提下,瞬变电磁法(TEM)对积水采空区反应明显,且横向分辨率较高;对高阻采空区反应不明显;垂向上有多层积水采空区时,瞬变电磁的延迟效应会导致瞬变电磁法纵向分辨率降低,在一定深度范围内难以分辨引起电磁异常的具体层位。桑树坪煤矿积水采空区探测应用表明:理论结果与现场实际情况相符合,表明该方法是切实有效的。

介绍了瞬变电磁法探测原理及瞬变电磁对于异常划分原则。以三交河井田北部越界小煤矿采空区地面探测工程为例,参考多种电性参数断面和平面图,结合平面图的等值线走向和规律,以及各测线视电阻率断面图、正演模型感应电压特征,通过分析测线多测道剖面图、测线电性断面图、顺层视电阻率切片图等,推测出了越界小煤矿采空区范围及积水情况,阐述了瞬变电磁法在探测煤矿采空区的可行性与实用性。

为更加准确地探测采空积水区范围,根据采空区积水对安全生产的影响程度,突出水患调查重点区域,采用多种物探手段开展采空积水区水患调查和勘查工作。从基本原理和数据处理方面对瞬变电磁法与激发极化法进行了介绍,通过工程案例分析,对这两种方法在采空积水区探测方面的应用效果进行了探讨。研究结果表明,采用瞬变电磁法与激发极化法进行综合探测与解释,所推断的采空积水区范围更为准确,钻探验证结果与推断情况较为一致。

通过研究安家岭露天矿采空区测量方面相关理论,结合矿山实际情况,提出了利用瞬变电磁法探测采空区巷道布置及形态分布的方法,并在安家岭矿进行了工程应用。通过对测深数据的处理和解释,结合地质资料查明了矿坑内的采空区分布。

为了研究瞬变电磁法对超浅层采空区的探测效果,以陕北某小煤窑采空区为研究对象,从数值模拟与现场实测2方面对其瞬变电磁响应展开研究。首先针对目标体地质条件建立K型地电模型,从电阻率差异角度论证理论可行性;其次根据理论结果设置采集参数,以电性标志层电阻率差异为依据对采空区分布范围进行推断;最后采用地面钻探对异常区进行验证。结果表明:瞬变电磁法盲区有限,采用240 m×240 m发射回线时最小探测深度小于20 m,能准确反映超浅层采空区的分布。

煤层水一直是煤矿生产的重大隐患,而瞬变电磁勘探是目前煤矿防治水工作中的比较重要的物探方法。在实际生产实践中,由于瞬变电磁法具有节约成本、精度高、易操作等特点得到广泛应用。介绍了瞬变电磁方法原理及资料处理解释,结合在实际生产过程某矿区的勘探资料,对瞬变电磁法在探测煤田矿区含导水情况进行了分析,发现该方法能较好识别富水异常区,尤其在综合地震勘探资料后提高了划分富水异常区精度,不仅为将来生产过程中运用该方法探测含导水情况积累了经验,也为该方法在煤田防治水害方面的应用提供有益的参考。

为探测呈祥煤矿副斜井在3~#煤层下方是否充水,进行了地面-巷道瞬变电磁探测技术的应用。结合一矿81402工作面上方存在不明采空积水区、距离较远、井下正常超前物探难以覆盖的现状,制定了地面-巷道瞬变电磁探测方案。应用过程中发现,相对传统瞬变电磁法,地面-巷道瞬变电磁法受地形影响较小,对浅部数据地质信息反应较好,所观测的数据质量比较高。此外,3条巷道对采空区积水的位置有反映,与调查的采空区积水位置基本一致。实践表明,探测结果为采空区积水的防治提供了参考依据,可以运用到类似工程问题的实践中。