综合电法超前探在煤矿的应用研究

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翻新时间：2015-08-03

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综合电法超前探在煤矿的应用研究

[摘要]为确保煤矿掌子面的安全掘进生产，需探明前方的水文地质情况。直流电法和瞬变电磁法均对富水区敏感：其中直流电法抗干扰能力强，横向分辨率高，能较为准确的分辨出富水异常区距掌子面的距离，但在矿井全空间的地电条件下，瞬变电磁法具有较强的方向性，能较为准确的分辨富水异常区的纵向发育位置，两种方法结合，精准的定位富水区位置，解决了水文地质问题。

[关键词]直流电法瞬变电磁法超前探测富水区

1引言

水害是影响矿井安全生产的五大灾害之一，特别是奥灰带压水源。近几年，井下直流电法探测巷道老窑巷道积水、断裂破碎带、含水和导水构造等取得了明显的地质效果。由于岩石电阻率大小主要取决于空隙内的富水性和孔隙空间特性，所以直流电法电阻率成象对于识别掘进巷道前方的老窑巷道、隐伏断层、破碎带、陷落柱，尤其含水、导水破碎带，甚至潜在的突水点都有明显的地质效果，已成为煤矿水害探测的最佳选择[1]。

但在矿井全空间的地电条件下，直流电法超前探测并不能分辨异常区的垂向分布

位置，相比瞬变电磁法具有较强的方向性，能定位异常区的垂向位置，这样，两种方法综合探测，相互补充，互相验证。

2方法概述

2.1直流电法超前探测

直流电法超前探是基于直流电法测深方法原理，用以研究掘进头前方相对电性变化规律，预测掘进头前方含、导水构造的分布和发育情况的一种井下电法探测新技术[2]。

四点源法超前探测技术同时在堵头后方布设4个供电点，利用在巷道后方不同供电电源所产生的电位差，经过视电阻率计算，得出不同极距的视电阻率异常，经过各种处理，消除巷道影响、后方异常影响、侧方异常影响。通过空间交汇，可以准确对前方异常进行定位，较好地解决了超前勘探含水构造这一问题。从均匀全空间出发，可计算出岩石的视电阻、视电阻率：

2.2瞬变电磁法超前探测

矿井瞬变电磁法基本原理与地面瞬变电磁法基本原理相同。所不同的是，矿井瞬变电磁法是在井下巷道内进行，瞬变电磁场呈全空间分布，全空间效应成为矿井瞬变电磁法固有的问题。煤层一般情况下为高阻介质，电磁波易于通过，所以煤层对TEM来说就没有像对直流电场那样的屏蔽性，故接收线圈接收到的信号是来自发射线圈周围全空间岩石电性的综合反映，因而在判定异常体空间位置时，需根据线圈平面的法线方向并结合地质资料加以综合分析确定。

瞬变电磁法的视电阻率是通过将均匀半空间表面的瞬变电磁场在小感应数或大感应数条件下近似，得到半空间电阻率与电磁场的反函数关系。