煤礦典型致災(zāi)水源瞬變電磁三分量響應(yīng)特征研究.pdf

1、礦井突水是僅次于煤與瓦斯突出的煤礦第二大災(zāi)害事故，誘發(fā)礦井突水的主要水源有含（導(dǎo)）水陷落柱、老空水和含（導(dǎo)）水?dāng)鄬拥?。因此，查明這些煤礦隱蔽致災(zāi)水源的發(fā)育位置及范圍，是避免突水事故發(fā)生的關(guān)鍵。
　　目前，探查煤礦災(zāi)害水源的礦井地球物理方法主要有礦井直流電阻率法和礦井瞬變電磁法，其中礦井瞬變電磁法以其施工便捷、工作效率高和對(duì)低阻體反映靈敏等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于煤礦災(zāi)害水源的探查，但僅限于測(cè)量發(fā)射線圈法向二次磁場(chǎng)分量，由于缺少水平分量的測(cè)

2、量數(shù)據(jù)信息，不能很好確定災(zāi)害水源的分布范圍和產(chǎn)狀。因此，研究測(cè)量發(fā)射線圈二次磁場(chǎng)水平分量，開(kāi)展二次磁場(chǎng)三分量響應(yīng)特征的研究，不僅具有理論意義，而且對(duì)于實(shí)際探測(cè)資料的處理和解釋具有重大的指導(dǎo)作用。
　　本文基于礦井瞬變電磁法基本理論，依據(jù)物理模擬相似性準(zhǔn)則，采用物理模擬方法，對(duì)誘發(fā)煤礦突水的典型隱蔽致災(zāi)水源：含（導(dǎo)）水陷落柱、老空水和含（導(dǎo)）水?dāng)鄬尤N低阻體的瞬變電磁三分量響應(yīng)進(jìn)行了物理模擬，并針對(duì)老空水的響應(yīng)特征依據(jù)時(shí)域有限差分方

3、法進(jìn)行了數(shù)值模擬，選擇典型礦井進(jìn)行試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和解釋?zhuān)贸鋈缦陆Y(jié)論：
　?。?）當(dāng)含（導(dǎo)）水陷落柱、老空水以及含（導(dǎo)）水?dāng)鄬尤N低阻體關(guān)于探測(cè)測(cè)線（即X軸）對(duì)稱(chēng)的情況下，測(cè)得的Z分量的瞬變電磁信號(hào)感應(yīng)信號(hào)最強(qiáng)，X分量感應(yīng)信號(hào)較弱，比Z分量小一個(gè)數(shù)量級(jí)，但能通過(guò)X分量信號(hào)強(qiáng)度確定含水異常體邊界，Y分量由于低阻體關(guān)于接收線圈對(duì)稱(chēng)，測(cè)得感應(yīng)信號(hào)相互抵消，因此接收到的均為空氣中干擾信號(hào)。
　　（2）當(dāng)含（導(dǎo)）水陷落柱、老

4、空水以及含（導(dǎo)）水?dāng)鄬尤N低阻體關(guān)于探測(cè)測(cè)線（即X軸）不對(duì)稱(chēng)的情況下，測(cè)得的Z分量的瞬變電磁信號(hào)感應(yīng)強(qiáng)度最強(qiáng)，X、Y分量感應(yīng)信號(hào)較弱，比Z分量小一個(gè)數(shù)量級(jí)，綜合多個(gè)方向探測(cè)分析X、Y分量信號(hào)感應(yīng)信號(hào)強(qiáng)度，可以劃定低阻體邊界范圍。
　?。?）老空水三分量響應(yīng)數(shù)值模擬的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與物理模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。探測(cè)線圈臨近老空水時(shí)，Z分量有較為明顯的增大，能大致確定老空水的邊界范圍；在老空水邊界時(shí)X分量感應(yīng)信號(hào)達(dá)到最大，到達(dá)老空水中間位置時(shí)，X