2回风顺槽物探报告doc.docx

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2回风顺槽物探报告doc

山西宁武大运华盛庄旺煤业

20102回风顺槽

瞬变电磁法探测报告

编制单位：

地测科

山西宁武大运华盛庄旺煤业有限公司

20102回风顺槽

瞬变电磁法探测报告

编制：

审核：

批准：

庄旺煤业地测科

2015年

前言

为了避免巷道掘进中直接揭露含水构造，我公司于2015年完成了井下20102回风顺槽掘进工作面瞬变电磁法井下原始数据的采集，在对所获原始数据进行处理、解释分析的基础上，结合地质资料，于2015年编制了《庄旺煤矿井下现掘工作面瞬变电磁法物探报告》，对测区内工作面前方及工作面顶、底板附近的富水状态作出了评价，划分了工作面导水异常分布区域，基本查明了掘进前方2号煤层开采可能出现威胁的导水通道，完成了本次勘探所承担的地质任务。

本次探测基本工作范围为巷道掘进方向，依据现场巷道施工情况，在巷道适当位置采用矿井瞬变电磁探测技术进行超前探测，结合我矿已有的水文地质资料，对掘进头采用超前探的方法探测区域含水构造发育情况，为后期布置探防水钻孔设计提供依据。

一、物探勘探任务及目的：

1）每条掘进巷道超前探基本测线3条，每条测线11个物理点，总计11个物理点。

2）探测掘进头顺层的低阻体异常及分布范围。

3）分析测区内含水构造形态、水力联系。

4）对测区内煤层开采或水害治理提供物理探测技术依据。

5）为布置探防水钻孔设计提供依据。

二、矿井瞬变电磁（TEM）的原理及特点

矿井瞬变电磁和地面瞬变电磁法的基本原理的一样的，理论上也完全可以使用地面电磁法的一切装置及采集参数，但受井下环境的影响，矿井瞬变电磁法与地面的TEM的数据采集与处理相比又有很大的区别。

由于矿井轨道、高压环境及小规模线框装置的影响，在井下的探测深度很受限制，一般可以有效解释180m左右。

另外地面瞬变法为半空间瞬变响应，这种瞬变响应来自与地表以下半空间层，而矿井瞬变电磁法为全空间瞬变响应，这种响应来自回线平面上下（或两侧）地层，这对确定异常体的位置带来很大的困难。

实际资料解释中，必须结合具体地质和水文地质情况综合分析。

具体来说矿井瞬变电磁法具有以下特点：

1．受矿井巷道的影响矿井瞬变电磁法只能采用边长1.5m的多匝回线装置，这与地面瞬变电磁法相比数据采集劳动强度小，测量设备轻便，工作效率高，成本低；

2．采用小规模回线装置系统，因此为了保证数据的质量、降低体积效应的影响、提高勘探分辨率，特别是横向分辨率；

3．井下测量装置距离异常体更近，大大的提高测量信号的信噪比，经验表明，井下测量的信号强度比地面同样装置及参数设置的信号强很多；

4．地面瞬变电磁法勘探一般只能将线框平置于地面测量，而井下瞬变电磁法可以将线圈放置于巷道底板测量，探测底板一定深度内含水性异常体垂向和横向发育规律，也可以将线圈直立于巷道内，当线框面平行巷道掘进前方，可进行超前探测；当线圈平行于巷道侧面煤层，可探测工作面内和顶底板一定范围内含水低阻异常体的发育规律；

5．矿井瞬变电磁法对高阻层的穿透能力强，对低阻层有较高的分辨能力。

在高阻地区如果用直流电法勘探要达到较大的探测深度，须有较大的极距，故其体积效应就大，而在高阻地区用较小的回线可达到较大的探测深度，故在同样的条件下TEM较直流电法的体积效应小得多。

三、矿井瞬变电磁法地球物理特征

在探测富水区的位置及其分布范围等方面，瞬变电磁法是目前最有效的方法之一，其物理基础是富水区相对于周围地层有明显的电性差异。

理论上讲，干燥岩石的电阻率值很大，但实际上地下岩石孔隙、裂隙总是含水的，并且随着岩石的湿度或者含水饱和度的增加，电阻率急剧下降，即赋水性的不均匀程度在瞬变电磁参数图件上反映为电阻率的高低变化；当岩层完整时其电阻率较高，受构造运动或地下水作用的影响，部分地段岩层破碎或裂隙发育，破碎程度及其含水的饱和度越大（砂岩、灰岩富水性增强），岩石的导电性会显著增强，地层电阻率会明显降低，断面图上会有明显的低阻异常反映。

正常情况下，各层位电性在横向上是相对均一的。

当存在局部低阻异常体（裂隙带、富水区等）时，在断面上就会出现局部低电阻率异常区。

从邻近井田钻孔电测井资料分析，从地表到5号煤层，正常地层的电阻率是依次继增的，当岩层富水时，其电阻率会降低，和围岩相比较形成低阻反映。

为以导电性差异、电性感应差异作前提的瞬变电磁法探测技术的运用提供了良好的地球物理前提。

本区含煤地层为二叠系、石炭系太原组地层，煤层、围岩、富水区与导水通道的电阻率差异明显，具有良好的瞬变电磁法勘探地质条件。

四．矿井瞬变电磁工作仪器

现场仪器使用的为武汉地大华睿地学技术有限公司生产的TEMHZ75矿用瞬变电磁仪和TEMJF50矿用隔爆兼本安型发射机（大功率）组合实现。

这套矿用瞬变电磁仪对低阻充水破碎带反映特别灵敏、体积效应小、纵横向分辨率高，且施工快捷、效率高等优点，既可以用于煤矿掘进头前方，也可以用于巷道侧帮、煤层顶、底板等探测，为煤矿企业在生产过程中水患和导水构造的超前预测预报提供技术手段。

同时这套瞬变电磁仪系统可以通过加大发射功率的方法增强二磁场，提高信噪比，从而加深勘探深度；通过多次脉冲激发场的重复测量叠加和空间域多次覆盖技术的应用提高信噪比，应用于工作复杂、噪声干扰大的煤矿井下水害超前预报使用，有效勘探深度能达到180米。

图1CUGTEM矿井瞬变电磁仪实物图

图2仪器技术参数

（1）

图3仪器技术参数

（2）

五、工作布置与工作量、技术措施及质量评述

1．本次矿井瞬变电磁法勘探试验施工布置与工作量，沿巷道掘进头，布置测线3条，通过在掘进头移动发射接收线圈，形成3条超前探测的实测剖面。

如图所示：

图4井下施工线框摆放角度示意

2．施工技术措施，矿井瞬变电磁法勘探装置类型采用重叠回线组合装置，边长1.5m的激发和接收正方形线圈，激发线圈匝数4匝，接收线圈匝数5匝。

供电电流档为50A，供电脉宽10ms，采样率16µS。

每个测点至少采用30次叠加方式提高信噪比，确保了原始数据的可靠性。

3．质量评述本次矿井瞬变电磁法勘探试验数据采集，严格按《瞬变电磁法技术规程》《电阻率测深法技术规程》执行，并通过加大发射功率的方法增强二磁场，提高信噪比等方法，保证了本次试验的数据采集，从而保证了施工质量。

六﹑矿井瞬变电磁法勘探资料处理与解释

（一）、矿井瞬变电磁法勘探资料处理与解释基础

本次物探资料的解释工作是在条件试验基础上，采取由已知到未知，由点到线，由线到面，由简单到复杂的解释原则。

首先对探测数据进行地下半空间和地形较正，消除地形对采集数据的影响。

其次对地质不均匀体进行较正，消除不确定地质因素对所采集数据的影响。

通过数据处理，给出了每条测线探测的等视电阻率剖面图。

最后结合地质资料，把物探异常转化为地质异常。

仪器采集的原始数据为归一化电位值即电位对电流的比值。

将数据室内回放，原始数据打开后呈现如图7所示的两部分曲线，纵坐标表示某个测点的实测V/I值，从上到下依次为1～30道，可以选择更多道数。

图5多测道视电阻率剖面图

分别表示值为10-2到104，以对数方式显示，横跨六个数量级，单位为“微伏/安培”；横坐标表示该记录的若干个测点记录，即实际采集了多少个采样点；“x”表示第几个测点记录，“y”表示该测点某测道的实测V/I值。

图例右侧表示多测道时间的标注，时间从400微妙开始到60ms结束，中间分30个测道，不同测道用不同颜色标注。

从这个剖面图上可以简单的横向分析出测区的电性大致分布趋势，峰值越大表示该区域地下的导电性较好，视电阻率就越趋于小，相对显示低阻异常。

这是在后续的数据处理及异常区判断一个原始根据。

纵向可从多测道图的疏密程度来分析不同深度视电阻率的高低，曲线密集处表示该区域地下的导电性好，视电阻率小；曲线稀疏处表示该区域导电性差，视电阻率高。

经过相关计算可以得出每个测点的视电阻率值，然后用作图工具成图可以结合地质及水文地质情况直观地判断测区岩层的电性分布特点。

（二）．20102回风顺槽掘进头超前探资料解释：

1、20102回风顺槽掘进头巷口处超前探测共获得实测扇形剖面1幅，图中右边色表条0～12区域为低阻异常区。

下图为20102回风顺槽掘进头视电阻率剖面图解释如下：

图6：

20102回风顺槽掘进头巷口处超前探探测扇形剖面

20102回风顺槽掘进头超前探扇形剖面资料解释：

依据图6

图6中的1#相对低阻异常区位于掘进头右侧帮，水平向右，距离掘进头左侧帮约60～150m处，异常形态呈局部块状。

根据实际现场情况，需进行右侧帮的钻探验证。

。

2．20102回风顺槽掘进头距巷口150m处超前探资料解释：

20102回风顺槽掘进头距巷口150m处超前探测共获得实测扇形剖面1幅，图中右边色表条0～12区域为低阻异常区。

下面就是20102回风顺槽掘进头视电阻率剖面图解释如下

图7：

20102回风顺槽掘进头距巷口150m处超前探测扇形剖面

20102回风顺槽掘进头超前探测扇形剖面（如图7）资料解释：

1）图7的1#低阻异常区位于掘进左侧帮，水平向左，距离掘进头60～180m处，为异常区域。

根据实际现场情况，需进行左侧帮的钻探验证。

3．20102回风顺槽掘进头距巷口300m处超前探资料解释：

20102回风顺槽掘进头距巷口300处超前探测共获得实测扇形剖面1幅，图中右边色表条0～12区域为低阻异常区。

下面就是20102回风顺槽掘进头视电阻率剖面图解释如下

图8：

20102回风顺槽掘进头距巷口300m处超前探探测扇形剖面

20102回风顺槽掘进头超前探测扇形剖面（如图8）资料解释：

1）图8的1#低阻异常区位于掘进头正前方，距离掘进头约90～180m处，异常形态呈水平带状。

根据实际现场情况，需进行正前方向的钻探验证。

2）图8的2#低阻异常区位于掘进头左侧帮，水平向左，距离掘进头约40～100m处，异常形态呈块状。

根据实际现场情况，需进行左侧帮方向的钻探验证。

4．20102回风顺槽掘进头距巷口450m处超前探资料解释：

20102回风顺槽掘进头距巷口450m处超前探测共获得实测扇形剖面1幅，图中右边色表条0～12区域为低阻异常区。

下面就是20102回风顺槽掘进头视电阻率剖面图解释如下：

图9：

20102回风顺槽掘进头距巷口450m处超前探测扇形剖面

（1）20102回风顺槽掘进头前超前探测扇形剖面（如图9）资料解释：

1）图9的1#低阻异常区位于掘进头正前方，距离掘进头约140～180m处，异常形态呈水平带状。

根据实际现场情况，需进行正前方向的钻探验证。

2）图9的2#低阻异常区位于掘进头左侧帮，与硐轴线夹角20º～80º之间，距离掘进头左侧帮约50～140m处，异常形态呈水平带状。

根据实际现场情况，需进行左侧帮方向的钻探验证。

6．20102回风顺槽掘进头距巷口600m处超前探资料解释：

20102回风顺槽掘进头距巷口600m处超前探测共获得实测扇形剖面1幅。

图中右边色表条0～12区域为低阻异常区。

下面就是20102回风顺槽掘进头视电阻率剖面图解释如下

图10：

20102回风顺槽掘进头距巷口600m处超前探测扇形剖面

20102回风顺槽掘进头超前探测扇形剖面（如图10）资料解释：

1）图10的1#低阻异常区位于掘进头右侧帮，与硐轴线夹角50º～70º之间，距离掘进头约80～100m处，异常形态呈块状。

根据实际现场情况，需进行右侧帮的钻探验证。

7．20102回风顺槽掘进头距巷口750m处超前探资料解释：

20102回风顺槽掘进头距巷口750m处超前探测共获得实测扇形剖面1幅。

图中右边色表条0～12区域为低阻异常区。

下面就是20102回风顺槽掘进头视电阻率剖面图解释如下

图11：

20102回风顺槽掘进头距巷口750m处超前探测扇形剖面

20102回风顺槽掘进头超前探测扇形剖面（如图11）资料解释：

图中无明显低阻异常区。

8．20102回风顺槽掘进头距巷口900m处超前探资料解释：

20102回风顺槽掘进头距巷口900m处超前探测共获得实测扇形剖面1幅。

图中右边色表条0～12区域为低阻异常区。

下面就是20102回风顺槽掘进头视电阻率剖面图解释如下：

图12：

20102回风顺槽掘进头距巷口900m处超前探测扇形剖面

20102回风顺槽掘进头超前探测扇形剖面（如图12）资料解释：

图中无明显低阻异常区。

9．20102回风顺槽掘进头距巷口1050m处超前探资料解释：

20102回风顺槽掘进头距巷口1050m处超前探测共获得实测扇形剖面1幅。

图中右边色表条0～12区域为低阻异常区。

下面就是20102回风顺槽掘进头视电阻率剖面图解释如下

图13：

20102回风顺槽掘进头距巷口1050m处超前探测扇形剖面

20102回风顺槽掘进头1号线超前探测扇形剖面（如图13）资料解释：

1）图13的1#低阻异常区位于掘进头左侧帮，与硐轴线夹角60º～80º之间，距离掘进头左侧帮约60～80m处，异常形态呈局部块状。

根据实际现场情况，需进行左侧帮方向的钻探验证。

10．20102回风顺槽掘进头距巷口1200m处超前探资料解释：

20102回风顺槽掘进头距巷口1200处超前探测共获得实测扇形剖面1幅，。

图中右边色表条0～12区域为低阻异常区。

下面就是20102回风顺槽掘进头视电阻率剖面图解释如下

图14：

20102回风顺槽掘进头距巷口1200m处超前探测扇形剖面

20102回风顺槽掘进头超前探测扇形剖面（如图14）资料解释：

图中无明显低阻异常区。

11．20102回风顺槽掘进头距巷口1350m处超前探资料解释：

20102回风顺槽掘进头距巷口1350m处超前探测共获得实测扇形剖面1幅，。

图中右边色表条0～12区域为低阻异常区。

下面就是20102回风顺槽掘进头视电阻率剖面图解释如下：

图15：

20102回风顺槽掘进头距巷口1350m处超前探测扇形剖面

20102回风顺槽掘进头超前探测扇形剖面（如图15）资料解释：

图中无明显低阻异常区。

12．20102回风顺槽掘进头距巷口1500m处超前探资料解释：

20102回风顺槽掘进头距巷口1500m处超前探测共获得实测扇形剖面1幅，。

图中右边色表条0～12区域为低阻异常区。

下图为20102回风顺槽掘进头视电阻率剖面图解释如下：

图16：

20102回风顺槽掘进头距巷口1500m处超前探探测扇形剖面

20102回风顺槽掘进头超前探扇形剖面资料解释：

依据图16：

图中无明显低阻异常区。

13．20102回风顺槽掘进头距巷口1650m处超前探资料解释：

1、20102回风顺槽掘进头距巷口1650m处超前探测共获得实测扇形剖面1幅，图中右边色表条0～12区域为低阻异常区。

下面就是20102回风顺槽掘进头视电阻率剖面图解释如下：

图17：

20102回风顺槽掘进头距巷口1650m处超前探测扇形剖面

（1）20102回风顺槽掘进头超前探测扇形剖面（如图17）资料解释：

1）图17的1#低阻异常区位于掘进头右侧帮，与硐轴线夹角60º～80º之间，距离掘进头约80～160m处，异常形态呈水平带状。

根据实际现场情况，需进行右侧帮方向的钻探验证。

2）图17的2#低阻异常区位于掘进头左侧帮，与硐轴线夹角20º～60º之间，距离掘进头左侧帮约40～90m处，异常形态呈块状。

根据实际现场情况，需进行左侧帮方向的钻探验证。

14．20102回风顺槽掘进头距巷口1800m处超前探资料解释：

20102回风顺槽掘进头距巷口1800m处超前探测共获得实测扇形剖面1幅，图中右边色表条0～12区域为低阻异常区。

下面就是20102回风顺槽掘进头视电阻率剖面图解释如下

图18：

20102回风顺槽掘进头距巷口1800m处超前探测扇形剖面

20102回风顺槽掘进头超前探测扇形剖面（如图18）资料解释：

图中无明显的低阻异常区。

15．20102回风顺槽掘进头距巷口1950m处超前探资料解释：

20102回风顺槽掘进头距巷口1950m处超前探测共获得实测扇形剖面1幅，图中右边色表条0～12区域为低阻异常区。

下面就是20102回风顺槽掘进头视电阻率剖面图解释如下

图19：

20102回风顺槽掘进头距巷口1950m处超前探测扇形剖面

20102回风顺槽掘进头超前探测扇形剖面（如图19）资料解释：

图中无明显的低阻异常区。

七、建议

1．相对应色标区0～12区域的低阻异常区，根据地质推断结果待钻探验证。

以便制定合理的施工设计方案，避免造成意外透水事故。

2．采空引起的顶板冒落区（含水），水文地质条件复杂，安全隐患因素多，须加强防治水技术工作力度，希望矿方对正前方斜向上和顺层方向的低阻异常以及已知采空区方向的低阻异常区域进行重点探防水处理。

3.在图示中有明显低阻异常表现的区域，需进行必要的钻孔验证后再进行掘进。

4．本次矿井瞬变电磁法勘探工作由于准备和施工时间紧促，对本矿的地质情况了解有限，工作中难免会存在一些不足，在今后的施工探测结果，在处理中需根据本矿水文地质情况进行编制。

庄旺煤业地测科

2015年