礦井巷孔瞬變電磁法應用研究.pdf

1、瞬變電磁方法已經廣泛應用于煤礦井下災害預測預報，巷孔瞬變電磁法（Tunnel-drilling Transient Electromagnetic Method，簡稱TDTEM）是在傳統瞬變電磁方法的基礎上，利用井下巷道空間及各類鉆孔進行的孔內探測方法。巷孔瞬變電磁法利用孔內發(fā)射-孔內接收（內收-發(fā)）模式和巷道發(fā)射-孔內接收（外發(fā)-內收）模式交替工作的方法對鉆孔周邊圍巖一定范圍內的含水構造及鉆孔鉆進過程中圍巖巖性的變化進行響應信號特征提

2、取，進而判斷含水構造位置及圍巖巖性變化情況。研究巷孔瞬變電磁法對煤礦安全生產及節(jié)約開采成本起到重要作用，因此論文通過巷孔瞬變電磁法兩種工作模式的理論公式推導、物理模擬及現場實踐進一步確定了該方法的有效性。論文各部分研究內容及成果如下：
　?。?）介紹巷孔瞬變電磁法內收-法模式和外發(fā)-內收模式的探測原理，通過利用全空間瞬變電磁斜階躍場源響應公式推導了內收-發(fā)模式工作時接收信號響應公式；根據內收-發(fā)響應信號特征及雙對數坐標系圖像特征推

3、導了對數離值公式；根據全空間磁場水平分量和垂直分量響應值推導了外發(fā)-內收模式的理論接收響應信號。
　　巷孔瞬變電磁的接收探頭由兩個發(fā)射大小相同方向相對磁場的發(fā)射線圈和六個不同徑向接收方向的接收回線構成，因此其工作原理及信號響應特征與傳統的瞬變電磁法差異較大，通過對其響應原理的分析有助于我們更好地掌握其響應曲線特征。由于其響應曲線會得到豐富的“負值”信息，而通用的雙對數坐標系無法滿足其圖像顯示的要求，通過推導對數離值公式有利于圖像的

4、顯示及規(guī)范信號響應值大小標準。
　?。?）利用室內條件，根據巷孔瞬變電磁響應機理設計了使用不同工作模式探測不同角度及距離的低阻異常體、不同巖性、不同角度板狀異常體的物理模擬實驗。通過物理模擬得到看出：巷孔瞬變電磁①具有分辨電性界面方位的能力，且分辨精度較高；②具有判斷電性界面距鉆孔距離的能力；③具有分辨地電特征差異較大巖層的能力；④具有判斷電性界面發(fā)育情況的能力；同時，對數離值公式確實有助于分析具有“負值”的響應信號，并且能夠為響