礦井物探
井下瞬變電磁
礦井物探——瞬變電磁法(Transient ElectromagneticsMethod, TEM)是以地殼中巖(礦)石的導(dǎo)電性與導(dǎo)磁性差異為主要物質(zhì)基礎(chǔ),根據(jù)電磁感應(yīng)原理,利用不接地回線或接地線源向地下發(fā)送一次脈沖磁場(chǎng),在一次脈沖磁場(chǎng)的間隙期間,利用線圈或接地電極觀測(cè)二次渦流場(chǎng),并研究該場(chǎng)的空間與時(shí)間分布規(guī)律, 來尋找地下資源或解決其它地質(zhì)問題的一支時(shí)間域電磁法。下圖即為瞬變電磁法原理的圖解。
井下瞬變電磁法施工簡(jiǎn)便、低阻探測(cè)能力強(qiáng)、精度高、探測(cè)深度大(200m)。具有許多傳統(tǒng)直流電法不可比擬的優(yōu)點(diǎn),可應(yīng)用于:煤層頂?shù)装甯凰蕴綔y(cè)、巷道迎頭超前探、圈定煤層采空(塌陷)區(qū)等。
無線電波透視(坑透)
無線電波透視法又稱坑透,是利用探測(cè)目標(biāo)與周圍介質(zhì)之間的電性差異來研究確定目標(biāo)體位置形態(tài),大小及物性參數(shù)的一種井下物探方法。所用頻率屬高頻頻段,一般為一百千赫至幾十兆赫。無線電波遇到電性不同的目標(biāo)體時(shí)會(huì)發(fā)生反射、折射、透射、邊緣繞射以及對(duì)波的吸收等現(xiàn)象,因而改變了場(chǎng)的分布形態(tài)。不同介質(zhì)對(duì)電磁波吸收程度不同,真空不吸收電磁波,高阻巖石對(duì)電磁波吸收較弱,低阻體對(duì)電磁波吸收較強(qiáng)。因此,無線電波透視法是通過研究電磁波在坑道間的傳播特性和被介質(zhì)吸收的情況來尋找圈定各種目標(biāo)的。
無線電波透視法主要應(yīng)用于探測(cè)工作面內(nèi)構(gòu)造如陷落柱、斷層、煤層變薄區(qū)等。
巷道頂?shù)装咫姕y(cè)深
巷道頂?shù)装咫姕y(cè)深屬于直流電法的一個(gè)分支,其原理與地面直流電法相似,不同之處為:巷道頂?shù)装咫姕y(cè)深應(yīng)用于井下,屬全空間電法勘探,采用本安防爆設(shè)備。它以巖石的電性差異為基礎(chǔ),在全空間條件下建立電場(chǎng),使用全空間電場(chǎng)理論,處理和解釋有關(guān)礦井水文地質(zhì)問題。
巷道頂?shù)装咫姕y(cè)深主要應(yīng)用于井下巷道頂?shù)装鍢?gòu)造和富水性探測(cè)。有效探測(cè)深度100m±。如果工作面兩順槽同時(shí)探測(cè),可了解整個(gè)工作面頂?shù)装宓臉?gòu)造和富水性情況。
近年來,隨著礦井防治水工作的不斷加強(qiáng),井下富水性預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)需求增多。巷道頂?shù)装咫姕y(cè)深作為一種有效的探測(cè)手段獲得了廣泛應(yīng)用。
巷道迎頭超前探
超前探,即對(duì)巷道迎頭前方一定范圍進(jìn)行探測(cè),對(duì)巷道迎頭前方的構(gòu)造、富水體發(fā)育情況作出預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。超前探顯著降低了巷道開拓過程中遭遇水害的幾率,大大節(jié)約了巷道開拓成本,同時(shí),超前探施工簡(jiǎn)便、速度快、精度高,已成為礦井安全生產(chǎn)的必要手段。
常見的超前探施工方法有兩種,即直流電法和瞬變電磁,兩種方法各有優(yōu)缺點(diǎn),需針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)條件選擇,或兩種方法同時(shí)施工,進(jìn)行綜合解釋。其中直流電法探測(cè)距離約為80m左右,觀測(cè)范圍為迎頭正前方區(qū)域;瞬變電磁探測(cè)距離較大,可達(dá)260m,可以在迎頭左、右和前方進(jìn)行扇形區(qū)域觀測(cè),同時(shí)可進(jìn)行俯面或仰面扇形區(qū)域觀測(cè)。
音頻透視
音頻透視也是直流電法的一種,它是利用各種巖(礦)石之間存在的導(dǎo)電差異,通過專門儀器觀測(cè)人工電場(chǎng)的分布規(guī)律來達(dá)到解決地質(zhì)問題的目的。音頻透視主要應(yīng)用于井下,通過改變供電頻率,可以對(duì)工作面頂板以上或底板以下區(qū)域進(jìn)行多達(dá)四個(gè)不同深度層面的富水性探測(cè),大探測(cè)深度可達(dá)90m。與只能探測(cè)巷道剖面的其它方法相比,其探測(cè)范圍大、立體性強(qiáng)、信息更加豐富,優(yōu)勢(shì)十分明顯。
音頻電透視采用“單極—偶極”法,即在采煤工作面一巷道內(nèi)供電另一巷道內(nèi)接收,供電點(diǎn)為單極電源(A),接收為雙電極(M、N)間的電位差(M、N分別在巷道的兩邦,見下圖)。一般每隔50M布一供電點(diǎn),接收點(diǎn)為10M一點(diǎn),對(duì)應(yīng)每一供電點(diǎn),在另一巷道內(nèi)成扇形接收。然后,將供電和接收交換巷道,采用相同方法測(cè)量(見下圖)。
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