CUGTEM—8-矿井瞬变电磁仪简介资料

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,2023.05年,CUGTEM矿井瞬变电磁仪,矿用型瞬变电磁仪应用案例,附件：矿用型瞬变电磁仪技术指标,瞬变电磁法原理,矿井瞬变电磁法简介, 瞬变电磁仪的争论历程,我所秉承中国地质大学“困难朴实、求真务实”的态度，进展瞬变电磁仪方面的争论至今已有十五年，并且已升级更新了四代。从第一代仪器的笨重，到第四代领先在国际上实现200A大电流连续方波供电，我所也经受了一个辉煌的飞跃。如今，我所的第四代仪器具有轻松、保愚性与安全性好、采样率高、多重抗干扰技术及先进的解释软件系统的性能和特点，更便利于野外作业，测量更加准确。在第四代瞬变系列仪器的深入争论中，我所更是在国内首次研发并生产出，能够安全作业的矿用型瞬变电磁仪。,第一代瞬变电磁仪,地大高科资源探测仪器争论所,瞬变电磁法原理,矿井瞬变电磁法简介,矿用型瞬变电磁仪应用案例,附件：矿用型瞬变电磁仪技术指标, 技术原理,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根底，依据电磁感应原理，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，并争论该场的空间与时间分布规律, 来查找地下矿产资源或解决其它地质问题的一支时间域电磁法。以以下图即为瞬变电磁法原理的图解。,瞬变电磁法原理,瞬变电磁法原理, 瞬变电磁法特点,瞬变电磁法具有以下特点：,1、观测断电后的纯二次场，抑制了简洁的一次场补偿问题，受地形影响较小；,2、单脉冲激发就可得到多信息的整条瞬变电场衰减曲线，通过加大放射功率和屡次叠加，可大幅度地提高信噪比，加大勘探深度；,3、承受不接地回线装置，适宜于各种地理环境下的野外工作；,4、由于瞬变电磁法的探测深度取决于大地电阻率和仪器的采样时间和功率，故可通过调整发送功率、仪器采样时间，便利地把握探测范围；,5、承受不同的装置形式，可以相应地提高横向、纵向区分力气；,6、对发送回线的外形、方位和点位要求不严，测地工作简洁，可通过流水作业到达极高的工作效率；,7、在高阻围岩地区不会产生地形起伏的假特殊。,瞬变电磁法原理, 实现过程,根本的实现过程是：发送机将电源的能量发送到发送回线，放射周期方波信号到指定区域，然后由接收回线接收指定区域的反响信号并经过放大器传回接收机，接收机把电磁信号转变为模拟信号传输进主机，由主机进展信号分析并且得出相关结论显示在屏幕上。其中对信号通过软件处理即能准时分析和反响正是我公司产品的技术核心，也是整个系统的关键之处。,瞬变电磁法原理, 瞬变电磁法的应用领域,瞬变电磁法由于具有很多传统直流电法不行比较的优点，是当今得以快速进展推广的新一代电磁勘探方法。瞬变电磁法依据工作空域，可分为航空瞬变、地面瞬变、地下矿用瞬变、海洋瞬变，本文主要涉及地下瞬变矿井瞬变电磁法。, 地下水探测探测 。瞬变电磁法可用于找水、咸淡水区分、地下电性分层、圈定地下充水溶洞；, 查找多金属矿床；, 煤层及煤层采空塌陷区及其充水区探测；, 陡倾角、断层、岩脉等地质构造探测。,矿用型瞬变电磁仪应用案例,附件：矿用型瞬变电磁仪技术指标,矿井瞬变电磁法简介,瞬变电磁法原理,瞬变电磁法原理, 矿井瞬变电磁法,矿井瞬变电磁法根本原理与地面瞬变电磁法根本原理一样。所不同的是，矿井瞬变电磁法是在井下巷道内进展，瞬变电磁场呈全空间分布见图，全空间效应成为矿井瞬变电磁法固有的问题。煤层一般状况下为高阻介质，电磁波易于通过，所以煤层对TEM来说就没有像对直流电场那样的屏蔽性，故接收线圈接收到的信号是来自放射线圈四周全空间岩石电性的综合反映。因而在判定特殊体空间位置时，需依据线圈平面的法线方向并结合地质资料加以综合分析确定。,由于特殊的井下施工环境，矿井瞬变电磁法与地面瞬,变电磁法以及其它的矿井物探方法有很大的不同，主要有,以下几方面的特点：,1、受井下巷道施工空间所限，无法承受地表测量时的,大线圈边长大于50m装置，只能承受边长小于3m的多匝,小线框，因此与地面瞬变电磁法相比具有测量设备轻松，,工作效率高，本钱低等优点，可用于其他矿井物探方法无,法施工的巷道巷道长度有限或巷道掘进迎头超前探测等。,矿井瞬变电磁法简介,图 全空间瞬变电磁场的传播,矿井瞬变电磁法简介,2、由于承受小线圈测量，点距更密一般为220m，体积效应降低，横向区分率提高，再者测量装置靠近目标体，特殊体感应信号较强，具有较高的探测灵敏度。,3、利用小线框放射电磁波的方向性，可以探测采煤工作面顶、底板含水特殊体的空间分布，探测巷道迎头掘进前方隐伏的导含水构造。,4、受放射电流关断时间的影响，早期测量信号畸变，无法探测到浅层的地质特殊体，一般存在20m左右的浅部探测盲区。,5、井下施工时，测量数据简洁受到金属物采煤机械、变压器、金属支架、排水管道等的干扰，需要在资料处理解释中进展校正或剔除。,目前，矿井瞬变电磁法主要用于解决煤层顶板或底板岩层内部的富水特殊区探测、巷道掘进迎头前方的突水构造猜测、含水陷落柱勘查等水文地质问题。,矿瞬变电磁法简介, 测点布置及施工方法,于巷道内设置可通确定波形电流的放射线圈，从而在其四周空间产生一次磁场，并在巷道四周导电岩矿体中产生感应电流，断电后，感应电流由于热损耗而随时间衰减，衰减过程一般分为早、中和晚期。早期的电磁场相当于频率域中的高频成分，衰减快，趋肤深度小; 而晚期成分则相当于频率域中的低频成分，衰减慢，趋肤深度大。通过测量断电后不同时间的二次场随时间变化规律，可得到不同深度的地电特征。,矿井瞬变电磁法简介,矿井瞬变电磁法在煤矿井下巷道迎头四周进展，以扇形方式进展探测。依据多匝小线框放射电磁场的方向性，可认为线框平面法线方向即为瞬变探测方向。因此，将放射接收线框平面分别对准煤层顶板、底板或平行煤层方向进展探测，就可反映煤层顶、底板岩层或平行煤层内部的地质特殊见图。其线框所在平面与顶底板夹角视探测要求与煤层倾角而定。,矿井瞬变电磁法简介,矿井瞬变电磁法能解决的地质问题,1、探测采掘工作面煤层顶、底板含水构造发育空间位置；,磁法简介,2、探测掘进巷道迎头前方及其顶、底板含水构造发育状况；,矿井瞬变电磁法简介,3、工作面切眼外侧或巷道外侧帮断层富水性探测。,矿井电磁法简介,矿用型瞬变电磁仪应用案例,附件：矿用型瞬变电磁仪技术指标,矿井瞬变电磁法简介,瞬变电磁法原理, 案例1：江苏徐州天能集团某煤矿的732工作面,1、探测结果分析,图1-1为732 材料道顶板方向视电阻率断面图，从图上可知，在巷道内测量点140米处存在一个低阻特殊体即图中所标注的A特殊区，该范围内视阻率值小于6 ，可解释为裂隙局部发育且局部富水的反映。在其他范围内电视电阻率值总体上较为均匀，且大于10 。说明732材料道外侧顶板方向总体上完成性较好，但在140米标号处存在一个低阻特殊区。,图1-2为732 材料道顺层方向视电阻率断面图，从图上可以看出有两个主要的低阻特殊区，即图中所标注的B和C特殊区。B特殊区位于390米标注处，C特殊区位于300米标注处。这两处特殊可解释为断层对盘局部裂隙发育且充水的反映。总体上看在顺煤层方向上断层与煤层的边界反映较为明显，即图中8 电阻率等值线对应的位置图中红虚线所示位置，到732材料道的均匀距离约为45米。,图1-3为732 材料道底板方向视电阻率断面图。图中有4个主要的低阻特殊区，即D、E、F和G特殊区。其中D、E和F三个特殊区影响范围较大，D位于巷道标号330370米范围、E位于巷道标号210310米范围、F位于巷道标号140170米范围。这三个特殊可解释为在煤层底板方向的断层裂隙发育且局部充水的反映。,矿用型瞬变电磁仪应用实例,矿用型瞬变电磁仪应用实例,图1-1 732 材料道顶板方向视电阻率断面图,图1-2,732 材料道顺层方向视电阻率断面图,图1,-3 732 材料道底板方向视电阻率断面图,2、结论,依据上述分析，推想F16断层在煤层顶板方向富水性较弱，但在煤层底板方向裂隙相对较为发育，探测主要反映以下几个低阻特殊区：,1在巷道内标注点140米处外侧顶板方向存在一个低阻特殊体即A特殊区；物探定义为弱含水区；,2在顺煤层方向外侧存在两个特殊区，即B特殊区位于390米标注处，C特殊区位于300米标注处；两特殊为弱含水反映，对回采工作不会造成影响。,3在煤层底板方向外侧存在四个特殊区，D位于巷道标号330370米范围、E位于巷道标号210310米范围、F位于巷道标号140170米范围。这些特殊区域可解释为断层局部裂隙发育且充水的反映；由于底板的导水裂隙带距底板仍有4060m的距离，在回采工作中只要对物探特殊区赐予高度的留意，做好底板的适时加固工作，对732工作面的安全回采根本不会造成影响。,4断层边界到732材料道的平均距离约为45米，具体见探测成果图见上页。,矿用型瞬变电磁仪应用实例, 案例2：某煤矿东风井南石门下山迎头富水性,为了查明东风井南石门下山迎头正前方100m以内、前方底板60m 以上范围内是否存在富水性地质构造，并对巷道迎头四周右侧的富水状况进展探测，迎头承受矿井瞬变电磁法进展超前探测，以便为巷道安全掘进供给技术资料。,依据矿井瞬变电磁场集中特征，探测上、下部垂向深度与水平深度近似相等。依据TEM视电阻率拟断面图，综合地质和水文地质资料，可确定沿横向和探测方向电性变化状况。图2-1、图2-2和图2-3是在东风井南石门轨道下山迎头分别沿底板方向、顺层方向和巷道顶板方向超前探测视电阻率等值线图。,图2-1为沿底板方向探测得到的瞬变电磁法视电阻率等值线图。从图上可知，巷道底板沿探测方向0-60米深度范围总体视电阻率横向近均匀变化，说明该地段底板地层相对稳定，裂隙欠发育，无明显导水通道，总体视电阻率值较大，大于30 ，说明探测范围内底板地层弱含水。左右两侧的低阻区域为巷道锚网支护影响所致。,矿用型瞬变电磁仪应用实例,图2-2为沿顺层方向探测得到的瞬变电磁法视电阻率等值线图。从图中可知，总体视电阻率值相对较高，巷道迎头前方40-90米左侧帮地段视电阻率等值线发生变化，存在一个相对低阻封闭的区域，该地段可能发育小构造，由于其对应的视电阻率最小值大于25 ，岩性以细砂岩为主具含水性。巷道迎头前方30-70米地段右侧帮前方40-80地段视电阻率等值线发生变化，存在一个相对低阻封闭的区域，该地段地层具含水性地层相对裂开可能发育小构造。,图2-3为沿顶板方向探测得到的瞬变电磁法视电阻率等值线图。从图中可知，巷道迎头左侧前上方沿探测方向约40-80米范围视电阻率相对较低，可解释为该地段内顶板砂岩裂隙发育具含水性。,从顶板顺层究竟板，三方向左侧帮小于25 的等值线范围渐渐减小，说明巷道迎头前方60-90米左侧帮顶板细纱岩具含水性。,综合分析三图可知，巷道迎头正前方约60-90米地段顶板砂岩裂隙相对发育，具含水性，掘进该地段顶板会有少量淋水，应排好排水管跟泵作业，确保安全掘进。,变电磁仪应用实例,矿用型瞬变电磁仪应用实例,图2-1 底板方向视电阻率等值线图,矿用型瞬变电磁仪应用实例,图2-2 顺层方向视电阻率等值线图,矿用型瞬变电磁仪应用实例,图2-3顶板方向视电阻率等值线图, 案例3：山东兖州矿务局某煤矿,矿区人为引发的地质灾难，严峻影响矿区人民生活和矿产城市的可持续进展，成为矿产城市社会不稳定的重大诱发因素。2023年7月，山东兖州矿务局某煤矿进展底板赋水性探测，目的就是避开矿难灾难发生、保障矿业工人的人生安全、避开重大经济损失。,矿用型瞬变电磁仪应用实例,巷道底板,巷道,巷道掘进面,巷道顶板,瞬变电磁仪应用实例,应用案例：兖州矿物局煤矿巷道底板探测,依据工区的实际状况，使用矿用型瞬变电磁仪，在巷道底板工区布点14个，点距为5m；放射线圈为4匝1.5m1.5m，放射电流强度25A；接收线圈为32匝1.5m1.5m，供电脉宽10ms，最大采样时间63ms。通过对采集数据的解释，TEM成果图特殊清晰确定，准确的在底板下70m和100m处找到赋水区，完全到达了勘查目的，山东兖州矿务局对我所的矿用型瞬变电磁仪的性能特殊满足。,通过对采集数据的解释，TEM成果图特殊清晰确定，准确的在底板下70m和100m处找到赋水区。, 瞬变电磁法在煤矿防治水领域的应用案例,应用案例1：采空塌陷状况勘查河北某煤矿,河北某煤矿周边曾有很多小煤窑生产，由于小煤窑无序生产，致该矿工作面消逝大范围裂缝。,在工作面内进展勘查，目的是为了分析解释工作面内的断层及采空区的准确位置，以避开矿难灾难发生，保证安全生产。该勘查使用瞬变电磁仪共布设6个测点，剖面长度80米。勘探数据正反演说明，在70130M之间煤系地层视电阻率等值线消逝明显特殊，塌陷电性特征特殊明显；50至80号点之间深230260米处，采空区特征特殊明显。后打钻验证塌陷区在深97米，采空区在埋深250米，勘探结果与实际状况特殊吻合，得到矿方的高度评价。,瞬变电磁仪应用实例,采空区,采空区,应用案例2： CUGTEM-8大功率瞬变电磁仪在3层煤 采空区状况勘查山西某煤矿,该图在2号煤层深度227208m范围内的1025m、95110m和165205m桩号之间存在比较突出的视电阻率局部低阻特殊，在4号煤层深度247228m范围内的1560m桩号之间存在突出的局部低阻特殊区域，在8号煤层深度309292m范围内的4575m、135185m深度范围内存在突出的低视电阻率局部特殊，这些特殊与图4-3所示的V8工作站在试验区1线的视电阻率拟断面图中各煤层上的局部低阻特殊有较好对应关系，这两种仪器在本测线上的采空区反响根本全都，效果相当。,瞬变电磁仪应用实例,应用案例2： CUGTEM-8大功率瞬变电磁仪在3层煤 采空区状况勘查山西某煤矿,图中在2号煤层层位227208m深度的90135m及170220m桩号之间等2处存在明显的视电阻率局部特殊，综合分析为2号煤层采空区的反响。在4号煤层层位247228m深度的3070m、85115m和190210m桩号之间等3处存在明显的局部低阻特殊，结合4号煤层采掘状况分析，确定是采空区积水形成的特殊；在8号煤层层位309292m深度的80110m和190220m桩号之间2处存在突出的局部低阻特殊，确定是8号煤层对应的采空积水区。,瞬变电磁仪应用实例,瞬变电磁仪应用实例,图中在图中在煤层层位320338m深度的420620m桩号之间等1处存在明显的视电阻率局部特殊，综合分析为煤层采空区的反响。,应用案例3： CUGTEM-8大功率瞬变电磁仪在深部采空区状况勘查山西某煤矿,应用案例4 ：东北地区查找未充水采空区,上图是东北地区TEM对采空区的探测的等值线图。该图蓝色局部就是采空区的分布。TEM方,法探测采空区特殊有效，由于承受1-5米的小线圈工作，工作效率高、平面分布定位准确。, 瞬变电磁法在巷隧道的应用案例,应用案例：三山岛金矿岩石巷道超前探案例,应用案例：山西义棠煤矿瞬变电磁超前探,瞬变电磁仪应用例,下组煤535水平皮带大巷掘进头瞬变电磁法超前探测实测剖面图，共觉察2个低阻特殊区，一处在巷道前方60米处，一处在巷道前方86米-90米处。地质推断：为构造裂隙水。,矿用型瞬变电磁仪应用案例,附件：矿用型瞬变电磁仪技术指标,矿井瞬变电磁法简介,瞬变电磁法原理,