小线框瞬变电磁仪在强干扰煤矿采空区探测中的应用
摘 要:在煤矿采空区进行建设,就需要对采空区进行治理,而治理就需要查清采空区的分布状况。但有的采空区地电干扰严重,影响探测精度。通过采用小线框瞬变电磁仪在某强干扰矿区进行采空区探测,取得了较好的效果。
关键词:小线框;瞬变电磁;探测;采空区
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.14.074
煤矿的好多建设受场地限制都必须建在已有的采空区上,但这些采空区分布状况不清楚,这就需要对拟建场地开展采空区探测工作。目前探测采空区用的最多的物探方法是瞬变电磁法[1-2],且大都采用大线框瞬变电磁仪进行,这些仪器在地电干扰较强区域工作时,只能靠增加叠加次数和加大供电电流来抑制干扰,但这些仪器一是受发射机限制,电流不可能过大,二是增加叠加次数会使野外采集的数据大大失真,影响到采空区的探测精度[3]。通过采用小线框瞬变电磁仪在某煤矿强干扰区域开展采空区探测,取得了良好效果。
1 测区概况
本次测区位于陕西榆林某矿,矿方要在指定的100×40m拟建场地范围内开展采空区探测工作。该场地内堆放有各种金属物,上面还有电线,地电干扰严重。
井田内侏罗系中统延安组的3号煤层是区内主要可采煤层和本次工作的主要目的层。煤层厚度变化在9.75~11.21m之间,平均10.61m,煤层埋深150m左右。
2 采空区电性特征
煤层被开采后,致使周围岩层破碎和出现大量的空隙和裂隙,故该处电阻率会偏高于完整岩石处的电阻率;如果采空区内的空隙被水或泥质物充填,则该处的电阻率将明显低于周围完整岩石的电阻率,表现出一定的低电阻率特征[1-2]。针对本区,煤层被开采后,在采空区中有积水,积水后的采空区在电性上就表现为明显的低电阻率异常反映。这是电磁法采空区积水情况的物理依据。
3 使用仪器、工作参数及工作布置
本次采空区探测采用西安强源物探研究所研制生产的EMRS-3型微机电磁勘探仪。工作采用重叠回线装置,发射接收线框均为3m×3m,发射电流800A。本区共布置测线5条,均为东西向测线,点距为5m,共完成瞬变电磁法坐标点130个。
4 成果分析
4.1 剖面图分析
图1是本次探测工作的10线剖面,图中的等值线为视电阻率等值线,图中黑色虚线为煤层界面,黑色虚线椭圆为推断的采空异常区。从图中可以看出,在剖面50~120m垂深150m部位出现视电阻率等值线扭曲变化特征,出现了明显的低电阻率异常,推断为采空区反映。
4.2 平面图分析
图2为根据各剖面数据,顺着煤层标高做的顺层平面成果图,图中的阴影部分为推断的采空积水区异常。从图中视电阻率等值线的展布特征可以看出,由10~50线的10~130号点控制测的区域为低电阻率值异常区,推断为采空积水区异常。该异常区几乎横跨所有5条测线,从视电阻率绝对值分析,其与围岩的电性差异明显,推断其富水性较强。
5 钻探验证
依据以上剖面图及平面图分析后,在10线90号点进行了钻探验证工作,结果在145m以上钻进正常,但从145m开始就出现了漏水现象,在148m处出现掉钻现象,说明打到了采空区。验证孔的结果与物探推断的结果一致,说明了物探结果的可靠性。
6 结论
通过小线框瞬变电磁仪在某强干扰煤矿采空区探测中的应用,说明采用小线框瞬变电磁仪进行探测可以基本达到良好效果,且野外施工方便,地形起伏影响小,抗干扰能力强,铺设线框简单,具有良好的应用前景。
参考文献:
[1]张开元,韩自豪,周韬.瞬变电磁法在探测煤矿采空区中的应用[J].工程地球物理学报,2007(04):341-344.
[2]杨光,陈玉玖,姜志海.小回线源瞬变电磁法在煤矿积水采空区探测效果分析[J].工程地球物理學报,2011(04):399-402.
[3]杨农合,王辉,徐小林,吴朝俊,杨宁宁,王宝琛.应用瞬变电磁法小线框大电流探测隐伏断层[J].物探与化探,2011(01):81-85.
作者简介:王峰(1977-),男,甘肃张掖人,主要从事煤矿开采及煤矿灾害防治等方面的工作。
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