瞬变电磁法探测深部奥灰水的应用效果

瞬变电磁法探测深部奥灰水的应用效果 西部探矿工程 年第 期 瞬变电磁法探测深部奥灰水的应用效果 杨彦明 ,侯彦威 ,高小伟 ,高致宏 .内蒙古伊泰煤炭股份有限公司,内蒙古鄂尔多斯;.中煤科工集团西安研究院,陕西西安 摘 要:在地形、地质条件较为复杂的地区,快速准确探查深部奥陶系灰岩水是煤矿水文物探的研究 难点。通过研究瞬变电磁法在煤矿水文地质勘探中的关键技术问题,充分利用瞬变电磁法的对低阻 敏感、横向分辨率高、速度快等特点,应用新的反演技术提高瞬变电磁法的准确度,在深部奥陶系灰岩 水的探测中,快速准确地完成了定位探测,经过钻探抽水试验,出水量稳定在 / ,表明瞬变电磁 法探测技术能够实现对深部奥灰水的准确定位,应用效果较好。 关键词:瞬变电磁法;奥陶系;灰岩水;煤矿;应用;效果 中图分类号:. 文献标识码: 文章编号:一 一瞬变电磁法 而增大,最后达到某一饱和值,异常范围也随之变大异 简称 或,一种时间域电磁法。由于其 常体的横向分辨能力变差 。另一方面,随着边长的增 工作高效性和直接测量二次场的特点,在地球物理勘探 大,异常受旁侧地质 体干扰增大,同时外部干扰天电场 中的应用日益广泛引,除在有色金属矿产、地下水、地 与工业电气 和地质噪声 导电覆盖层、导电围岩及断裂 热、地质构造等方面应用较多外,在煤矿安全生产保障 带 强度随之增大。模拟实验结果表明, / 一 . ~ 领域、工程勘查领域的应用也越来越多 。 .时,所得到的响应信号值较大,因此常规煤矿水文地 在煤矿水文地质勘探方面,瞬变电磁法主要应用于 质勘探推荐选择回线边长 ? 。 为回线边长, 为 地面 和矿井下 引,采用不接地回线不存在接地电阻 目的层或目标矿体最大深度 。 问题 在很多直流电法无法施工的地区瞬变电磁法均可 . 测网选择原则 施工 ,地形影响小,适应性强,不管是沙漠还是沼泽只 主要考虑地质任务是普查还是详查而确定,普查一 要人能进入就可以工作,甚至空中也可以使用。瞬变电 般选择测网:线距×点距一 × // ;详查一般 磁法观测的是二次场 即纯异常场 ,对良导地质体反应 选择测网:线距×点距一 × //。为了有效 敏感,横向分辨力高,在合适的勘探深度下,能提高解释 探查影响采煤生产的含导水地质构造,保证煤矿安全生 成果的准确度。定量解释水平越来越高,勘探效果越来 产,煤矿要求探测的水文地质构造一般较小,常 越好,已成为煤矿水害防治的重要物探方法之一。 采用面积详查或局部区域精细勘探,因此测网相对比规 瞬变电磁法探测的关键技术问题 程要求的较密。 深部奥灰水探测的关键技术问题 . 工作装置 方法 的选择 常用的近区瞬变电磁测深工作装置有:电偶源、磁 工作装置选择中心回线装置。 偶源、线源及中心回线等装置。在煤矿防治水的勘探测区测网的选择原则:该种勘探一般属于大深 中,一般选择中心回线装置,它具有与目标层处于最佳 度高精度的勘探,在剖面上使点距和观测精度要求应能 耦合效果、受旁侧及层位倾斜的影响小等特点,使所’钡 够保证清晰完整的反映异常细节,物探测区范围要大于 的层参数比较准确。 已知地质异常体范围一倍以上,因此该种测网可按照具 . 发射回线边长的选择原则 体情况确定如何加密;对于具体的地质异常体而言,测 矿体的异常幅度取决于矿体的大小、形状和导电 网设计必须满足至少有 ~ 个测点落到已知地质异常 体范围内。 性。在一定回线边长范围内,异常幅值随回线边长增大 收稿日期: ? 修回日期: ? ? 第一作者简介:杨彦明一 ,男 汉族 ,内蒙古兴安盟人,工程师,现从事地质 技术工作。 年第 期 西部探矿工程 时间窗口及数据采集方式的选择原则:.目标地 线 等效面积为 的接收线圈 。接收回线中心置 于发射回线中部 / 的范围内观测;由于在这个范围内 层或地质异常体的深度范围要控制在时间窗口的中部; 正常场是均匀的,不影响按中心感应装置进行解释 ; 对每一目的层位理想状况下要有 ~ 个时间道控制, 目的层位之间的地层也应有同样数目的时间道控制,其 发射电流一般在左右。 上下还要有相当的延深以获得背景 资料 新概念英语资料下载李居明饿命改运学pdf成本会计期末资料社会工作导论资料工程结算所需资料清单 和深度控制 ; . 探测效果 使用高密度数据采集方式,如对数等间隔 ~ 道、 根据对酸刺沟煤矿首采区奥灰岩溶水瞬变电磁法 高密度算数等间隔采集方式等,为下一步精细解释做好 探测数据的处理分析和反演计算,得到奥灰岩溶地层内 的视电阻率反演低阻异常平面图,如图 所示。图中视 准备。 反演解释方法 电阻率值较高区域无颜色填充,视电阻率值较低区域采 瞬变电磁法资料的常规解释大多是使用 实测曲 用黑色填充。由图 可见,有两处低阻异常区存在,即 线的定性分析、 拟断面图的定性分析、等 平面图的 低阻异常区 和低阻异常区 。低阻异常区 范围较 定性分析,以及依据 或 曲线上的转折点划 小,低阻异常区 范围较大。根据异常区的分布特征, 分相关界面的半定量解释方法,这些方法远远不能满足 提供了打钻验证的 目标区域,在目标区内布置了 个钻 煤矿安全生产的实际需要。而在反演方面,目前,二维 孔,即图中 一 和 ? 钻孔。根据抽水试验结果,此 反演技术还不太成熟,一般使用一维反演解释方法,如 两个奥灰水文地质孔 的单位涌水量、渗透系数、灰岩段 漏水情况见表 。。。 非线性最小二乘法一维反演、限制非线性回归法一维反 演、拟 博斯蒂克一维反演、一维“烟圈”快速反演方 表 奥灰孔水文孔地质特征一览表 法等,将低阻异常解释出来;然后,利用低阻异常的 空间提取技术相当于二次反演解释 ,将低阻异常体分 口 ’渗透系数 孔号 /备注 . / 漏水 离出来,形成异常体空间分布图如沿测线或沿测点的 断面图或某一深度平面图等 ,可达到高精度勘探结果 的要求。 瞬变电磁法应用效果 . 目标层与勘探深度要求 本次勘探区域位于内蒙古自治区准格尔煤田酸刺 沟煤矿首采区范围内,目标层位是奥陶系灰岩层,奥灰 顶界面高程 ,顶界面埋深 。 根据对深部奥灰水探测的关键技术问题的研究,本次勘 探目标层位应位于采样时间段的中后部,若以 计,则可以控制 的范围内,所以,探测深度可 从表 可以看出: 达到 。 两孔单位涌水量和渗透系数均很大,反映两孔 . 岩溶富水区的物性异常 施工所在位置奥灰含水层富水性强。 目标体为奥灰岩层中的岩溶富水区域,奥灰岩层在 ? 孔处于比较特殊位置, 钻孔遇较大溶洞, 致密完整的情况下,电阻率相对较高,如果发育有岩溶 内部被大量泥砂及石块充填,具有岩溶陷落柱的特征。 富水区域或受断层切割且破碎带富水、导水时,导电性 ? 孔所在位置奥灰岩 溶发育以溶隙、溶孔为 会显著增强,使该区域与周围奥灰岩层介质产生明显的 主,溶孔孔径 . 。 电阻率差异,即低阻异常区域可以反映岩溶富水区。 结论 . 工作装置及技术参数选择 瞬变电磁法以其直接观测纯二次场,消除了频 通过对瞬变电磁法施工技术及反演解释方法的研 率域法中一次场的影响,具有对低阻体反应敏感、横向 究,对深部奥灰水探测工作选择分辨率较高的中心感应 分辨率较高、受地形影响小、工作速度快等特点。 装置,即发射装置为垂直磁激源,它由单匝不接地的大 实例表明,瞬变电磁法能够快速准确地完成煤 回线边长 的方形线框 及供电控制部分 组 矿水文物探的定位探测工作,对大深度含水层富水性的 成;接收装置包括接收机 及测量瞬变磁场的接收回 探测精度较高,应用效果较好。 下转第 页