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主运输石门巷
瞬变电磁法试验报告
试验单位:马蹄煤矿技术科
时 间:2014年6月22日
1. 前言
主运输石门迎头布置测试3条线,1线斜向上30°,2线顺层0°,3线斜向下30° 采集9个点
物探勘探任务及目的:
1)探测为主运输石门迎头低阻体异常分布范围(Time domain electromagnetic methods),简称TEM,它是利用不接地回线或接地线源向地下发射一次脉冲电磁场,在一次脉冲电磁场间歇期间,利用不接地线圈或接地电极观测二次涡流场的方法。其基本工作方法是:于地面或井下设置通以一定波形电流的发射线圈,从而在其周围空间产生一次磁场,并在地下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。通过测量断电后各个时间段的二次场随时间变化规律,可得到不同深度的地电特征。
在导电率为σ、导磁率为的均匀各向同性大地表面铺设面积为S的矩形发射回线,在回线中供以阶跃脉冲电流,
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图 瞬变电磁法工作原理示意图
在电流断开之前,发射电流在回线周围的大地和空间中建立起一个稳定的磁场(如图所示)。在t=0时刻,将电流突然断开,由该电流产生的磁场也立即消失。一次磁场的这一剧烈变化通过空气和地下导电介质传至回线周围的大地中,并在大地中激发出感应电流以维持发射电流断开之前存在的磁场,使空间的磁场不会即刻消失。由于介质的热损耗,直到将磁场能量消耗完毕为止。图 瞬变电磁法原理示意图
由于电磁场在空气中传播的速度比在导电介质中传播的速度大得多,当一次电流断开时,一次磁场的剧烈变化首先传播到发射回线周围地表各点,因此,最初激发的感应电流局限于地表。地表各处感应电流的分布也是不均匀的,在紧靠发射回线一次磁场最强的地表处感应电流最强。随着时间的推移,地下的感应电流便逐渐向下、向外扩散,其强度逐渐减弱,分布趋于均匀。研究结果表明,任一时刻地下涡旋电流在地表产生的磁场可以等效为一个水平环状线电流的磁场。在发射电流刚关断时,该环状线电流紧挨发射回线,与发射回线具有相同的形状。随着时间推移,该电流环向下、向外扩散,并逐渐变形为圆电流环。等效电流环象从发射回线中“吹”出来的一系列“烟圈”,因此,人们将地下涡旋电流向下、向外扩散的过程形象地称为“烟圈效应”(如图所示)。烟圈的半径r、深度d的表达式分别为:
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图 瞬变电磁场的烟圈效应
式中a为发射线圈半径。发射线圈半径相对于烟圈半径很小时,烟圈将沿倾斜锥面扩散,其向下传播的速度为:
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从烟圈效应的观点看,早期瞬变电磁场是由近地表的感应电流产生的,反映浅部电性分布;晚期瞬变电磁场随时间的变化规律,可以探测大地电性的垂向变化。施工布置发射线圈数据采集,严格按《瞬变电磁法技术规程》执行
主运输石门迎头探测扇形剖面解释解释
图一 主运输石门迎头探测扇形剖面
主运输石门迎头探测扇形剖面出现低阻异常,详细位置如下:
在顶板+30°探测方向上,近距离范围呈现富水弱的特征;异常距掘进头偏左方向横轴20~55M,纵轴60-90M ,异常程度较强,掘进到该位置可能会出现偏潮小淋水现象,注意防范,可结合钻探对地质情况进一步探验。
2).主运输石门迎头顺层0°方向。视电阻率剖面图资料解释
图二 主运输石门迎头探测扇形剖面
主运输石门迎头顺层0°方向扇形剖面出现低阻异常,详细位置如下:
在顺层0°探测方向上,在迎头左前方左边区域,有一处异常区(蓝色区域),掘进头偏左,横轴70~80M,纵轴45M-55M,存在异常,存在异常,掘进到该位置可能会偏潮小淋水现象,掘进到该位置注意防范,异常程度强,可结合钻探对地质情况进一步探验。。
3)主运输石门迎头斜向下30°方向。视电阻率剖面图资料解释
图三 主运输石门迎头探测扇形剖面
主运输石门迎头-30°方向扇形剖面出现低阻异常,详细位置如下:
在斜向下上-30°探测方向下,有1处异常;异常位于掘进头左前方,距离掘进头方向横轴80-90米,纵轴45~50M出现异常现象异常程度偏弱,注意防范,可结合钻探对地质情况进一步探验;
地质结论和建议
1. 根据“有掘必探,有疑必探,物探先行,钻探跟进”的精神,物探报告作为钻探设计的重要依据,建议矿方结合物探资料进行相应的钻探
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