1、矿井瞬变电磁法勘探技术矿井瞬变电磁法勘探技术 2012年9月16日 资源环境学院1Henan Polytechnic University Henan Polytechnic University 2012年9月16日资源环境学院前前 言言p 三个问题p（1）该物探技术方法能解决哪些地质问题？p（2）该物探方法为什么能解决那些地质问题？p（3）该物探方法是怎么解决那些地质问题的？2 Henan Polytechnic University 2012年9月16日资源环境学院p第一部分 瞬变电磁法原理3第一节第一节 电磁感应定律概念：电磁感应定律概念：闭合电路中，磁通量发生变化就会产生感应电动势（
2、感应电压）、感应电流。图1 闭合电路通电后磁场分布本报告是严格保密的。4 Henan Polytechnic Universityp 第二节 瞬变电磁系统组成图2 瞬变电磁系统组成图4本报告是严格保密的。5 Henan Polytechnic Universityp 第三节 瞬变电磁概念p瞬变电磁法（Transient Electromagnetics Method,TEM）是以地壳中岩（矿）石的导电性与导磁性差异为主要物质基础，根据电磁感应原理，利用不接地回线或接地线源向地下发送一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场的间隙期间，利用线圈或接地电极观测二次涡流场，并研究该场的空间与时间分布规律,来寻找地
3、下矿产资源或解决其它地质问题的一支时间域的电磁法。5本报告是严格保密的。6 Henan Polytechnic University图3-1 瞬变电磁发射图3-2 瞬变电磁接收6本报告是严格保密的。7 Henan Polytechnic Universityp 第四节 瞬变电磁物理基础 电磁法探测是以地层的电性差异为基础的。从电性上分析不同地层的电性分布规律为：煤层电阻率值相对较高，砂岩次之，粘土岩类最低。由于煤系地层的沉积序列比较清晰，在原生地层状态下，其导电性特征在纵向上固定的变化规律，而在横向上相对比较均一。当存在构造破碎带时，如果构造不含水，则其导电性较差，局部电阻率值增高;如果构造含
4、水，由于其导电性好，相当于存在局部低电阻率值地质体。7本报告是严格保密的。8 Henan Polytechnic University 综上所述，当断层、裂隙和陷落柱等地质构造发育时，无论其含水与否，都将打破地层电性在纵向和横向上的变化规律。这种变化规律的存在，为以岩石导电性差异为物理基础的电磁法探测方法提供了良好的地质条件。8本报告是严格保密的。9u第一节第一节 瞬变电磁技术方法的特点瞬变电磁技术方法的特点u（1）与井下直流电法、地震等物探方法相比，瞬变电磁为非接触式探查技术，因此不受巷道耦合条件影响，适应性广，施工效率高；u（2）井下瞬变电磁法勘探可以将线圈置于巷道底板测量，探测巷道底板下
5、一定深度内含水异常体垂向和横向发育规律，也可以将线圈直立于巷道内，当线圈平行且接近巷道掘进前方，可进行巷道超前探查；当线圈平行于巷道侧帮，可探查巷帮内或工作面内低阻异常体发育特征；u（3）设备轻便、工作效率高。p第二部分第二部分 瞬变电磁技术方法特点及能解决的地质问题瞬变电磁技术方法特点及能解决的地质问题 Henan Polytechnic University9本报告是严格保密的。10u局限性局限性u（1 1）瞬变电磁方法存在一定）瞬变电磁方法存在一定“盲区盲区”。（不同性能的仪。（不同性能的仪器以及不同的工作装置盲区范围是不同的器以及不同的工作装置盲区范围是不同的)。u（2 2）矿井环境下
6、人文、电磁干扰因素较多：在矿井环境）矿井环境下人文、电磁干扰因素较多：在矿井环境下，由于工作的需要，下，由于工作的需要，50HZ 50HZ 的工频干扰始终存在，除此的工频干扰始终存在，除此之外，铁轨、锚杆、锚链网等影响因素不利于瞬变电磁对之外，铁轨、锚杆、锚链网等影响因素不利于瞬变电磁对低阻异常体的信号接收，即低阻异常体的信号接收，即“低阻污染低阻污染”现象，巷道中金现象，巷道中金属影响程度不同将造成测点间数据不一致性。属影响程度不同将造成测点间数据不一致性。Henan Polytechnic University10本报告是严格保密的。11图4 瞬变电磁探测方向示意图 Henan Polyt
7、echnic University11本报告是严格保密的。12图5 瞬变电磁超前探测成果示意图 Henan Polytechnic University12本报告是严格保密的。13图6 工作面顶板探测方向示意图13本报告是严格保密的。14u（1 1）掘进巷道前方富水性超前探测与评价）掘进巷道前方富水性超前探测与评价u（2 2）工作面顶板、底板富水性探查与评价；）工作面顶板、底板富水性探查与评价；u（3 3）回采工作面老空水探测；）回采工作面老空水探测；u（4 4）封闭不良钻孔，废弃巷道探查）封闭不良钻孔，废弃巷道探查u（5 5）其它水文异常探测）其它水文异常探测第二节第二节 瞬变电磁技术方法能
8、解决的地质问题瞬变电磁技术方法能解决的地质问题 Henan Polytechnic University14本报告是严格保密的。15u 第三部分第三部分 井下工作方法井下工作方法1 1、工作装置、工作装置a、中心回线大线圈TX发射，小线圈Rx接收，中心点重合。特点：异常特征最简单，横向分辨率高，受一次场影响小，适用于测深勘探，由浅到深都有反应。Henan Polytechnic University15本报告是严格保密的。16u pb、重叠回线 p发射接收线圈重叠在一起。p特点：异常特征简单，横向分辨率低，受一次场影响最大，适用于中深部勘探。Henan Polytechnic Universi
9、ty16本报告是严格保密的。17u c、偶极装置发射接收线圈相距一定距离。特点：异常特征复杂，横向分辨率高，受一次场影响最小，适用于浅中部勘探 Henan Polytechnic University17本报告是严格保密的。18u d、大定源回线 Henan Polytechnic University18 Henan Polytechnic University 资源环境学院2 2、观测系统、观测系统p（1 1）迎头超前探测）迎头超前探测19 图7-1 常用观测系统平面测点布置p在迎头超前探测中，测点一般在巷道宽度允许的情况下采用图7-1所示的常用观测系统。Henan Polytechnic
10、 University 资源环境学院20 图7-2 U形观测系统平面测点布置p同时需要掌握左右两侧帮的赋水性时可采取图7-2U形观测系统。Henan Polytechnic University 资源环境学院21 图 7-3 扇形观测系统平面测点布置在巷道宽度较窄时可采用图7-3扇形观测系统。Henan Polytechnic University 资源环境学院22 图8 瞬变电磁单个测点探测方向示意图 Henan Polytechnic University资源环境学院23迎头超前探测基本要求：迎头超前探测基本要求：1）掌子面处浮矸石要清除干净，为2m线框探测提供有效空间；2）移除一切影响探
11、测的金属器件；3）保持2m线框基本形状，与掌子面壁“零距离”有效耦合。Henan Polytechnic University资源环境学院244）每 一测点按一定方向从左至右左至右或从右至左右至左移动，步 距为0.2m左右，越小越好，一定要保证有效的数据量。掌子面处探测有效数据点不少于8个；5）每一测点可以测取三个方向，即顶板 45 度方向，顺层方向和底板 45 度方向（见图 8所示）。测取一点换至下一点，依次测量，保证记录的连续性。中间不要任意调换探测方向或次序，即不要1 号测点是顶板、顺层和底板测量，到2 号测点时变为底板、顺层和顶板测量，不利于室内数据处理。Henan Polytechn
12、ic University资源环境学院25（2 2）巷道顶底板赋水性探测测点布置）巷道顶底板赋水性探测测点布置图9 巷道断面中TEM法探测方向示意图 Henan Polytechnic University资源环境学院26图9 巷道平面中TEM法测点布置示意图 Henan Polytechnic University 2012年9月16日资源环境学院27顶底板赋水性探测基本要求顶底板赋水性探测基本要求：1）探测过程中尽量避开金属异物，对有金属物影响的点要做好记录。2）左帮异常选 6-8 三个方向；右帮异常选 2-4 三个方向；底板异常选1、2、8 三个方向；顶板异常通常选 4-6 三个方向；3）顶板探测中尽量与顶板岩层紧密耦合，减少空间介质作用；4）探测点间距离即线框横向上的移动步距应在5-10m 之间，测线较长的测点点间距可选15m，一般来说测点距要小于15m。5）对异常体的探测与地震反射波法类似，通常从正常区异常区正常区，这样便于对目标异常体的有效对比；6）现场探测时要求断电。7）记录好测线在巷道空间的位置。
