瞬變電磁法探測(cè)煤礦充水采空區(qū)響應(yīng)特征分析.pdf

1、瞬變電磁法是近年來(lái)發(fā)展較快、應(yīng)用較廣的一種地球物理電法類勘探方法。由于瞬變電磁法對(duì)低阻地質(zhì)體響應(yīng)明顯，在煤田水文地質(zhì)包括煤礦水害方面有著廣闊的應(yīng)用前景和巨大的發(fā)展?jié)摿?，是其進(jìn)行地球物理探測(cè)的首選方法。
　　 隨著煤炭資源的大力開發(fā)，煤礦采空區(qū)成為影響人類正常生產(chǎn)生活建設(shè)的一大弊端，將瞬變電磁法用于探測(cè)煤礦充水采空區(qū)成為煤礦安全生產(chǎn)以及人們?cè)诓煽諈^(qū)地段進(jìn)行生產(chǎn)建設(shè)的必要手段。然而，根據(jù)傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)，人們一直認(rèn)為充水采空區(qū)低阻響應(yīng)特征

2、是判別異常體的依據(jù)，本文通過(guò)對(duì)瞬變電磁法探測(cè)煤礦充水采空區(qū)的物性基礎(chǔ)和產(chǎn)生二次場(chǎng)的機(jī)理分析，加上瞬變電磁一維正反演研究，得出了有悖于傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)的結(jié)論，對(duì)瞬變電磁法探測(cè)煤礦充水采空區(qū)具有一定的指導(dǎo)意義。
　　 首先根據(jù)電介質(zhì)的分子極化理論，對(duì)充水采空區(qū)的水體和圍巖在感應(yīng)類電磁場(chǎng)中的微觀極化特征進(jìn)行了分析，認(rèn)為充水采空區(qū)低阻的水體感應(yīng)電壓小于高阻的圍巖所呈現(xiàn)的感應(yīng)電壓(即是瞬變電磁場(chǎng)的二次場(chǎng)電壓)；其次基于激電法的激發(fā)極化理論，對(duì)充水

3、采空區(qū)在電場(chǎng)中的的薄膜效應(yīng)加以討論，認(rèn)為在采空區(qū)未引發(fā)項(xiàng)板冒落以及其伴生的裂隙等條件下，充水采空區(qū)相當(dāng)于一個(gè)封閉的空間，且相當(dāng)于一個(gè)儲(chǔ)藏電能很小的大電池，所以其在電磁場(chǎng)中呈現(xiàn)低于圍巖性能的低電壓，得出在視電阻率曲線圖上呈相對(duì)高阻的反映的結(jié)論。
　　 在上述分析研究的基礎(chǔ)上，本文建立了磁偶源激勵(lì)條件下充水采空區(qū)的一維正演模型，通過(guò)分析其瞬變電磁響應(yīng)特征曲線，得出結(jié)論：無(wú)論是均勻半空間介質(zhì)還是水平層狀介質(zhì)，正演結(jié)果都是低阻水體的二次

4、場(chǎng)電壓值低于高阻圍巖的二次場(chǎng)電壓值，低阻水體的視電阻率響應(yīng)值高于高阻圍巖的視電阻率響應(yīng)值。最后根據(jù)實(shí)例，應(yīng)用瞬變電磁法探測(cè)晉東南某研究區(qū)內(nèi)3號(hào)煤層的充水采空區(qū)，通過(guò)分析3號(hào)煤層的地質(zhì)特征以及房柱式采煤方法的特點(diǎn)，解釋了一維反演視電阻率隨深度變化曲線上以及測(cè)區(qū)3號(hào)煤層視電阻率平面等值線圖上相對(duì)高阻的視電阻率值是圈定充水采空區(qū)范圍依據(jù)的現(xiàn)象。
　　 綜上，在采用瞬變電磁法探測(cè)煤礦采空區(qū)尤其是煤礦充水采空區(qū)時(shí)，應(yīng)結(jié)合相應(yīng)的地質(zhì)條件以及