瞬變電磁法探測煤礦充水采空區(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Γ瞧溥M行地球物理探測的首選方法。
　　 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煤礦充水采空區(qū)成為煤礦安全生產(chǎn)以及人們在采空區(qū)地段進行生產(chǎn)建設(shè)的必要手段。然而，根據(jù)傳統(tǒng)的經(jīng)驗，人們一直認為充水采空區(qū)低阻響應(yīng)特征

2、是判別異常體的依據(jù)，本文通過對瞬變電磁法探測煤礦充水采空區(qū)的物性基礎(chǔ)和產(chǎn)生二次場的機理分析，加上瞬變電磁一維正反演研究，得出了有悖于傳統(tǒng)經(jīng)驗的結(jié)論，對瞬變電磁法探測煤礦充水采空區(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，對充水采空區(qū)的水體和圍巖在感應(yīng)類電磁場中的微觀極化特征進行了分析，認為充水采空區(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(即是瞬變電磁場的二次場電壓)；其次基于激電法的激發(fā)極化理論，對充水

3、采空區(qū)在電場中的的薄膜效應(yīng)加以討論，認為在采空區(qū)未引發(fā)項板冒落以及其伴生的裂隙等條件下，充水采空區(qū)相當于一個封閉的空間，且相當于一個儲藏電能很小的大電池，所以其在電磁場中呈現(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條件下充水采空區(qū)的一維正演模型，通過分析其瞬變電磁響應(yīng)特征曲線，得出結(jié)論：無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、場電壓值低于高阻圍巖的二次場電壓值，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)實例，應(yīng)用瞬變電磁法探測晉東南某研究區(qū)內(nèi)3號煤層的充水采空區(qū)，通過分析3號煤層的地質(zhì)特征以及房柱式采煤方法的特點，解釋了一維反演視電阻率隨深度變化曲線上以及測區(qū)3號煤層視電阻率平面等值線圖上相對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煤礦采空區(qū)尤其是煤礦充水采空區(qū)時，應(yīng)結(jié)合相應(yīng)的地質(zhì)條件以及