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针对含水采空区全空间瞬变电磁响应信号识别问题,采用有限元数值模拟及现场实测方法,基于电动势—视电阻率及对应时深转换关系,获取了全扇面视电阻率随深度变化的空间分布规律,提取了低阻异常区测点感应电动势衰减曲线,得出了测点随探测角度变化的电动势量化变化规律。基于上述研究,开展了井下钻探验证及钻孔窥视,并对现场钻孔出水水样进行了水质分析。结果表明:含水采空区的瞬变电磁响应横向角度对应一致性高于纵向深度;其感应电动势升幅与感应电动势差值变化趋势相反,呈现出在二次场观测初期急剧增大而后趋缓的特征,最大升幅可达10倍以上。钻探工程及化探分析进一步验证了物探成果。 相似文献
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鉴于岩石碎胀特性对于煤矿地下水库储水能力及地表沉陷的重要影响,选取神东矿区某矿22615面为工程背景,利用相似材料模型试验探究采空区垮落岩体应力及碎胀系数分布规律,明确垮落岩体应力-碎胀系数关系,并通过岩石压实试验进行验证,揭示饱水岩石压实特性。研究结果表明：沿采空区走向,边界附近老顶悬臂梁结构限制覆岩下沉,垮落岩体应力最低仅为0.32 MPa,碎胀系数最大达1.48;中间区域老顶结构失稳覆岩完全下沉,垮落岩体应力趋于1.5 MPa,碎胀系数降至1.09。沿采空区垂向,垮落岩体应力随高度负相关改变,而碎胀系数成正相关变化。无论沿采空区走向或垂向,垮落岩体碎胀系数与应力均满足负对数关系。与自然岩石相比,受载饱水岩石碎胀系数减幅更为明显,两者相差8.514%,为煤矿地下水库储水量和地表沉降量预测提供了基础理论依据。 相似文献
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山西省灵石县宏石煤矿是由四家独立的小煤矿整合而成的新型股份制煤矿,区内可采煤层为5层。由于前期的开采,遗留下大量的采空区及小窑。为查清采空区范围及其富水状况,采用瞬变电磁法对矿区实施了矿井水文地质补充勘查工作。根据现有物探资料可知,该区的视电阻率曲线类型为HA型,其中第四系底界面为低阻分界面,奥陶系石灰岩的顶界面为高阻界面。通过建立已知充水与未充水采空区的地电模型,总结出该区煤层采空充水区与导水断层裂隙带的电阻率变化规律,并以10、17、25Ω·m作为确定各煤层采空区与断层强、中、弱富水性的阈值,推断出2号、4号、6号、9号、10号各煤层采空区范围及富水性。经验证,解释结果与实际基本相符。 相似文献
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瞬变电磁法在地形条件复杂的地区应用时,勘探效果往往不理想,究其原因,主要是忽略地形因素影响致使解释结果偏差较大。笔者采用三维时域有限差分法模拟起伏地形下瞬变电磁响应,通过麦克斯韦方程直接导出瞬变电磁扩散方程,引入虚拟位移电流项构建时域有限差分方程。首先,针对均匀半空间模型的计算结果与解析解进行对比,检验本文算法精度;然后,模拟分析了山峰、沟谷模型的地形响应特征,得出早期信号表现为两种特征,沟谷地形,早期"前段"较正常地形感应电动势值减弱,导致"假高阻异常",早期"后段"较正常地形感应电动势值值增强,导致"假低阻异常",山峰地形特征恰好相反,至晚期地形影响呈逐渐减弱的趋势;最后,通过实测数据证实正演模拟结果的正确性。研究结果对地形效应识别及校正工作具有较好的参考意义。 相似文献
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瞬变电磁法在低阻覆盖层地区施工时会受到低阻层的屏蔽影响。虽然观测数据如感应电动势有较大的数值,但实际上探测深度却大大减小了。当有上覆低阻层存在时,要探测同样的深度,需要较长的观测时间。采用平滑伪Wigner-Ville分布和Gabor展开,分别将典型的二层地电模型(D、G型)与三层地电模型(H、A、K、Q型)的感应电动势衰减曲线映射成为时间-频率平面上的二维信号,通过对时-频能量谱的分析及模型之间的对比研究表明,瞬变电磁场能量在低阻层中聚集和损耗,尤其是对于描述我国华北型煤田的A型地电模型(地表为低阻层),瞬变电磁场的能量在由地面向下扩散的过程中,能量通过基底以上各低阻层的聚集和损耗,到达最有观测意义的底层界面(奥灰与煤系的界面)时,已经消耗殆尽。因此,当在A型模型地层地区进行瞬变电磁勘探时,应充分考虑低阻屏蔽层的影响,在施工设计时应选择较长的观测时窗以保证探测深度,并采用大功率仪器来提高信噪比。 相似文献
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榆林地区浅埋煤层采空区电法综合勘探技术 总被引：2，自引：0，他引：2
为探明榆林地区浅埋煤层不明采空区,分析了其浅埋煤岩层垂向、横向正常电性特征以及存在采空区时的异常电性差异特征,从而确定榆林地区具备使用瞬变电磁法和高密度电法探测采空区的电性基础。然后开展了瞬变电磁法和高密度电阻率法探测的施工参数试验,建立相应的施工技术体系,实现了榆林地区浅埋煤层采空区的有效综合勘探。结果表明:(1)榆林地区正常地层垂向电性呈稳定的"低阻-高阻-低阻"趋势特征,而当煤层中存在地质异常体时,横向差异明显,出现不连续的高阻或低阻特征;(2)瞬变电磁法采用240 m×240 m发射线框、14 A发射电流、25 Hz发射频率、2048次叠加次数,高密度电阻率法采用20 m接收极距,这些施工参数可以满足榆林地区浅埋煤层采空区的电磁法探测要求;(3)瞬变电磁法、高密度电阻率法探测的异常区范围基本一致,在两种方法重合异常区打钻揭露采空区,说明两种方法可互相补充、验证,为应用于榆林地区煤层采空区综合物探的合理手段。 相似文献
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从垂直磁偶极源激发的频率域电场出发,采用回线源瞬变电磁法一维正演方法,分别计算了低阻薄层随埋深厚度比和电阻率差异比变化时的感应电动势。依据电磁法探测的体积效应,对传统二分法进行了改进并定义了全区视电阻率的计算方法,并在此基础上分别绘制了低阻薄层埋深厚度比为1∶1.2、1∶1.5、1∶2及1∶4,电阻率差异比为1∶5、1∶10及1∶20的视电阻率曲线。通过对比不同地电模型视电阻率曲线的特征,指出了不同电阻率差异比时,瞬变电磁法对低阻薄层的分辨极限,归纳了瞬变电磁法对低阻薄层的识别及分辨能力,这对于研究地下水平层状介质的垂直电性变化具有重要意义。 相似文献
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煤矿开采会破坏地层地质结构,造成采空区地表断裂、下沉塌陷等危害。为避免这一问题,需准确探测煤矿采空区水文地质,为此提出基于瞬变电磁法的煤矿采空区水文地质勘探技术。该方法以甘肃省陇东煤矿采空区水文地质为主,分别分析了甘肃省煤矿采空区的地形地貌、地层岩性、水文地质特征,根据分析结果估算瞬变电磁法在水文地质勘探时的最大勘探深度,确定瞬变电磁法的工作参数。依据勘探结果确定煤矿采空区水文地质的异常范围,以此实现煤矿采空区水文地质勘探研究。在实际应用中有效探测出了地层塌陷位置发生高阻半闭合异常现象,且除高压线外煤矿采空区其余位置的干扰电压较小。 相似文献
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TEM法在寻找煤矿突水巷道中的应用 总被引：3，自引：0，他引：3
在地质勘探中,TEM法体积效应影响小,探测深度大,对低阻反映灵敏,因此,其作为一种物探手段,已被广泛应用于地球物理勘探的各个领域。TEM法在煤矿突水巷道勘探中,曲线形态为高电位单峰异常,这个特征用于煤矿充水巷道探测准确度高,效果明显。 相似文献
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静态效应是频率域电磁法应用中不可避免的一种物理现象,通常通过校正方法进行压制或消除。本文提出一种直接利用天然电磁法的静态效应进行浅部电性异常体勘探的新思路,利用天然电场选频法(FSM)能够测量天然交变电磁场在地表所产生的几个不同频率的水平电场分量来研究地下介质的电性变化。首先采用二维有限单元法对FSM开展正演模拟,模拟结果表明：当近地表存在低阻异常体时,地表沿测线方向的水平电场分量曲线与FSM实测曲线形态相同,在低阻体的上方出现十分明显的低电位异常;当计算的频率点增多时,电场分量剖面曲线及其拟断面图会出现静态偏移现象,发现FSM异常实质上主要是静态效应所致。FSM实践应用成果及钻井验证结果表明,当有地下水存在时,FSM实测的剖面曲线及拟断面图会出现明显的静态效应现象,且与CSAMT的勘探成果一致。通过理论与实践可知,直接利用天然电磁场的电场分量开展浅部电性异常体的勘探具有可行性,今后也可利用频率域电磁法的静态效应现象开展浅层地质勘探。 相似文献
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在中国最大的铬铁矿罗布莎周边地区有着数目众多的含铬超镁铁岩体;分布广阔,具有很好的找矿前景,选择泽当岩体进行了重、磁、大地电磁法的剖面探测,结果表明:泽当岩体被近南北向断裂切割成多块,其西端岩体向北推移的距离远于东段的岩体,总体上呈北西西向展布;岩体磁异常由蛇纹石化产生的磁铁矿和岩体生成时剩余磁化引起,磁异常指出了岩体浅部的范围;航磁较大范围的异常表明存在较深部的磁性体;重力异常说明岩体局部存在高密度体,且与磁异常相吻合,地表出露的矿点多分布在此范围内;岩体表层为高阻薄层,在剖面中段高阻体厚度最大处达1.5 km,范围不大.在薄高阻体下为薄层低阻层.电阻率剖面两侧以高阻体为主,中段有多个低阻体,且与深部5～25km深度上的低阻体相连,中地壳范围的低阻体与幔源物质上涌在地壳范围留下的熔融体有关,与地壳上部的超镁铁岩体有关.综合各种地球物理场的特征认为在磁异常分布区内具有局部重力异常、低阻体异常较多的地段是泽当岩体最有利于进一步详细探测找矿的部位. 相似文献
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煤炭开采引起覆岩破断及地表下沉,覆岩及地表运移规律可反映裂隙带高度的动态演化过程。因地表下沉滞后于煤炭开采,对于废弃采空区,长期压实作用导致裂隙带高度较采动期间有所降低。基于地表点下沉速度的阶段特征将裂隙带高度的演化过程分为2个阶段,第1阶段裂隙带发育对应岩层破断逐步向上传递的过程,第2阶段裂隙带高度降低对应离层及裂隙闭合、断裂岩层受压后变形回弹及破碎岩体自然压实的过程。着眼于压实作用对裂隙带高度的影响,根据煤层采厚、垮落带和裂隙带岩层变形量及地表下沉值之间的定量关系,建立了第2阶段裂隙带高度预测模型,并结合太平煤矿实测结果进行验证,采用控制变量法分析了单一因素影响下废弃采空区裂隙带高度的演化特征。结果表明：废弃采空区裂隙带高度受控于垮落带块体强度、垮落带初始碎胀系数、采动期间裂隙带高度最大值及对应的垮落带高度、煤层埋深、地表最终下沉量等因素,太平煤矿采后15 a的裂隙带高度实测值11.36～13.00 m与理论预测值12.75 m吻合度较高,模型的可靠性得到验证。最后,应用此预测模型对武安煤矿（关停矿井）2002－2003年采空区裂隙带高度开展理论计算,结合地空瞬变电磁探测确定了地面瓦斯抽采钻孔理想的终孔位置并成功开展了地面钻孔瓦斯抽采试验。 相似文献
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以内蒙某露天煤矿的地质特征为依据,建立二维正演模型,利用改进的高密度电法装置——多梯度剖面装置进行采空区在埋深、充水性、规模等不同条件下的正演响应分析,总结出高、低阻模式下异常响应都会随采空区深度的增加表现为幅度减少,且埋深大于采空区直径的3～5倍时,其正演剖面上难以显示出异常特征。以煤层顶板为30m的数据进行反演,发现高阻异常的反演结果与理论模型在位置、宽度、顶部埋深和电阻率值方面吻合程度较高;而充水采空区,异常的规模存在一定误差。内蒙某露天煤矿的勘探实例,验证了多梯度剖面装置在浅埋采空区勘探中,可以取得较理想效果,特别是对不充水采空区,其准确度更高。 相似文献
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徐州城市规划区内煤炭资源开采已经形成了约140 km2的采空区,采空区破断垮落岩体间的自由空间及巷道构成地下水储存场所。据初步估算,14个关闭煤矿采空区储水总量可达7 583×104m3,但矿井水资源的有效利用程度相对较低。文章通过对徐州城市规划区内各关闭煤矿采空区储水空间、矿井水水质保障和可调储能力等地下水库建库条件和运行安全的综合分析,探讨了建设采空区地下水库的可行性,遴选出7个煤矿采空区地下水库,评价其可利用等级,结果表明:新河、卧牛山、大黄山等为I级采空区地下水库,韩桥、庞庄、权台和青山泉矿等为II级采空区地下水库,可为徐州城市应急供水提供新水源。 相似文献
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