EH-4电磁成像系统在探测煤矿采空区中的应用.pdfVIP

EH一4电磁成像系统在探测煤矿采空区中的应用 刘贵生 李 明 何 团 (1．阜新矿业 (集团)有限责任公司，辽宁 阜新 123000；2．辽宁工程技术大学，辽宁 阜新 123000) 摘 要：由于小煤窑对某大矿的越境盗采 ，严重影响了大矿的安全生产 。利用EH一4电磁成像系统对未知采空区区域进行物理探测，根据二维反 演生成深度～电阻率等值线图，结合已有的煤矿地质资料，确定采空区的影响范围，为大矿下阶段的巷道布置和开采提供依据。 关键词：EH一4电磁成像系统；物理探测；采空区；电阻率 0 引曹 深度为几米至一千多米，可现场实时成像。EH4电磁成像系统与其他 煤矿采空区是指在煤矿作业过程中，将地下煤炭或煤矸石等开采 物探方法相比，具有以下一些特点： 完成后留下的空洞或空腔，未知的采空区会给煤矿的安全生产造成严 (1)采用人工场源与天然场源共同作用的方式，人工场源弥补了 重威胁。目前，采空区的探测方法大体分为现场调查、物探与钻探等 天然场源的在某些频段的不足，使该系统在10Hz～100kHz的范围内获 方法。在实际工作中，通常是首先收集相关资料和进行现场调查，然 得连续的有效信号。人工场源对解决浅部地质问题尤为有用。 后利用各种物探方法进行探测，最后对典型区域以钻探方法来验证、 (2)EH一4系统既具有有源电磁法的稳定性 ，又具有无源电磁法 修正，使得物探资料解释更符合实际地质情况 【1】。 的节能和轻便的特点，它能同时接收和分析x、Y两个方向的电场和磁 EH-4电磁成像系统 (简称EH’4系统)，是由美国GEOMETRICS和 场，反演x—Y电导率张量剖面，对判断二维构造特别有利。 EM 司联合生产，采用了必威体育精装版的数字信号处理器的硬、软件装置。 (3)EH 的测量系统和发射装置都比较轻便，溅量速度快，同 该系统属于人工电磁场源与天然电磁场源相结合的一种大地电磁测深 时该系统具有较高的分辨率，为探测某些小的地质构造和区分电阻率 系统．是 目前国际上先进的电磁法勘探手段之一。近年来，EH-4电磁 差异不大的地层提供了可能性。 成像系统在寻找矿产资源，地下水，探测地质构造、采空区等方面有 2 煤矿采空区的探测机理 了很多的应用，并且取得了很好的效果。 煤层赋存于成层分布的煤系地层中，煤层被开采后形成采空区， 1 EH一4系统电磁测原理及特点 2【1 破坏了原有的应力平衡状态。当开采面积较小时，由于残留煤柱较 EH一4电磁成像系统属于部分可控源与天然源相结合的一种大 多，压力转移到煤柱上，未引起地层塌落、变形，采空区以充水或不 地电磁测深系统，深部构造通过天然背景场源成像 ，其讯息源为 充水的空洞形式保存下来；但多数采空区在重力和地层应力作用下， 0．O1～100．00kHz。浅部构造则通过一个新型的便携式低功率发射器发 顶板塌落，形成垮落带、裂隙带和弯曲带3【】。这些地质因素的变化， 射1～100kHz人工电磁讯号，补偿天然讯号的不足，从而获得高分辨率 使得采空区及其上部地层的地球物理特征发生了显著变化，主要表现 的成像。将大地看作水平介质 ，大地电磁场是垂直投射到地下的平面 为：煤层采空区垮落带与完整地层相比，岩性变得疏松、密实度降低， 电磁波，则在地面上可观测到相互正交的电磁场分量为Ex，Ey，Hx， 其内部充填的松散物的视电阻率明显高于周围介质，在电性上表现为 Hv。通过测量相互正交的电场和磁场分量，可确定介质的电阻率p 高阻异常；煤层采空区裂隙带与完整地层相比，岩性没有发生明显的 值，即 变化，但由于裂隙带内岩石的裂隙发育，裂隙中的充入空气致使导电 ，，= ／}／(50 (1) 性降低，在电性上也表现为高阻异常[4】。这种电