3303工作面内构造情况及顶板含水层组水文物探成果报告

4工程布置及数据采集

4.1 瞬变电磁探测方案

4.1.1装置参数设计

矿井瞬变电磁法在井下巷道中采用多匝数、小回线测量装置，参数选择是否合理直接影响测量结果。其装置参数主要有：回线边长大小、回线匝数、叠加次数、终端窗口和增益等。

回线边长与匝数的选择由地质探测任务决定。线圈边长越小，其体积效应也越小，纵、横向分辨率也愈高；但边长太小，就会影响到发射磁矩，使得勘探深度大大降低。由于井下施工空间有限，回线边长不能太大，否则不便于施工。信号的强弱可通过选择中心探头的档位和调整发送电流的大小进行控制。在回线边长确定的情况下，回线匝数愈多，发射磁矩愈大，接收回线感应信号也愈强，相应探测深度加大，但会增加装置移动的难度。叠加次数、终端窗口、增益等其它参数，正式工作前可通过试验加以确定。总之，矿井瞬变电磁法在实际测量中，可根据探测任务的要求和井下实际人文设施情况，选择合理的回线边长大小和回线匝数，既能有效完成探测任务，又能够提高实际探测的工作效率和减小测量中的劳动强度。

本次矿井瞬变电磁法在井下巷道中采用多匝数小回线测量装置，其装置参数设计如下表：

矿井瞬变电磁探测参数设计表 表4-1-1

延迟时间：用来设定在门表格中所规定的门位置，具体取值通过对不同探测方向的现场试验确定；

发射电流：1.1～3.0A，根据不同的探测深度而确定；

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结束时间：根据重复频率取值确定断开时间范围； 测量装置类型：共面偶极测量装置。

4.1.2探测方案

本次瞬变电磁法探测选用发射电流为2A，频率6.25HZ，发射线圈2×2m×20匝，接收线圈直径0.6m。发射线框和接收线框分别为匝数不等、且完全分离的两个独立线框，以便与煤层顶板含水异常体产生最佳耦合响应。最后对整个探测结果进行资料处理、分析和解释。

矿井瞬变电磁法迎头超前探测，共三个方向：迎头向上45°、顺层、迎头向下45°，每个方向13个角度呈扇形布设，如下图所示：

图4-1-1 迎头超前探测探测方向布置示意图

4.1.3 井下干扰问题

矿井瞬变电磁法测量环境位于井下巷道内，离地面深度一般大于500m，因此地面瞬变电磁法测量中的各种干扰对井下瞬变电磁法测量影响很小，可不予考虑，但受井下人文设施影响较大。

通过井下实际测量分析，影响井下瞬变电磁法主要人文设施有：（1）巷道底板上的铁轨；（2）工字钢支护；（3）锚杆支护；（4）运输皮带支架等各种金属设施。这些金属设施在井下瞬变电磁法探测中能产生很强的瞬变电磁响应，如在巷道底板采用重叠回线装置测量时，有铁轨地段比无铁轨地段瞬变电磁响应强。因此，系统研究井下瞬变电磁超前探测中各种噪声的瞬变电磁响应特征，对矿井瞬变电磁法数据采集、资料处理和解释工作有着重要的实际意义。

巷道内铁轨、锚网支护、运输皮带及各种电缆在瞬变电磁探测中是一种低阻响应，使得实测视电阻率减小几个数量级，但此类影响在测线方向上往往是

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均一的，可作为一种背景异常进行校正。对于巷道内的其它孤立的金属机电设备（如变压器、电机、密集钢梁支护等），在实测时应偏移测点位置尽量避开，同时做好记录，以便在资料解释时排除此类影响。

4.2电磁波透视探测资料分析

4.2.1 无线电波透视资料的综合曲线解释方法

在利用该种方法进行资料的解释时，将各接收点实测场强H值与相应的理论计算场强H0进行对比，取得的数据称为衰减系数?，即：

η=HH0(4-1)

取接收点点位为横坐标，取H、H0和?为纵坐标，将同一发射点对应接收点的实测场强H、理论场强H0或衰减系数?按比例绘制成图，就得到3条曲线，称为综合曲线图(图4-2-1)。根据参数值在曲线上显现的异常，可确定出异常体的边界点(或中心点)，将边界点(或中心点)与对应的发射点相连，此线就表示导电体的几何阴影范围。根据多条连线交汇，就可圈定出异常体的轮廓(见图5-2)。

η104η10H,dB3100H0102101H10x,m

图4-2-1无线电波透视综合曲线图

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Db1Ac1b2巷道Ic2Ca1Bd1a2巷道Ⅱd2

图4-2-2 无线电波透视交会平面图

特征场强曲线的解释原则如下：

(1)“V”字型及“漏斗”型特征场强曲线的出现，是无线电波透视法判断确定隐伏水文地质构造的首要条件。

(2)半“V”字型特征场强曲线的出现。受工作面因探测范围的限制，电磁波穿透部分隐伏水文地质构造时，其场强曲线则表现为半“V”字型。

(3)要综合分析工作面切眼及两巷道揭露的已知地质资料。当无线电波透视场强曲线出现“漏斗”型、“V”型或半“V”字型特征线曲时，应调查两巷煤、岩层赋存的稳定性，没有出现断层、煤层变薄带等地质构造，则可判断此异常为隐伏水文地质构造异常。如此异常的衰减值超过-25dB时，则此异常应按强隐伏导、含水异常给予定性、定量解释。

(4)根据以上分析，通过绘制交会图(见图4-2-2)确定异常在工作面中的位置。

4.2.2 坑透CT层析成像技术

起初坑透资料一般用综合曲线解释法，该方法优点是简捷、直观，但存在着许多不足，诸如圈定的异常范围比实际地质体范围大得多，异常重叠和多个目标体存在的情况下难以区分，而且不同发射点异常幅度不具有可比性等，因而解释精确度明显偏低，已不能完全满足生产需要。

坑透CT层析成像技术充分利用电磁波在媒质传播过程中的信息，利用高精度反演吸收衰减系数，克服了常规场强对比法和综合曲线交会解释方法的不足，大大提高了资料解释的精确度和可信度，增强了异常的识别能力。

基于电磁波的直射线传播理论，电磁波在介质中近似直线传播必须满足以下三个条件：

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