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瞬變電磁儀

瞬變電磁法是新壹代的電磁勘探方法,因其具有傳統DC法無法比擬的優勢而得以迅速推廣。中國地質大學(武漢)高新資源勘探儀器研究所自20世紀90年代初開始研究瞬變電磁儀的硬件和軟件。至今已近20年。經過長期探索和改進,成功研制出壹種獨特的便攜式電源、小線圈、大功率發射的深部地質勘探瞬變電磁儀。為了滿足不同用戶的需求,專門開發了適用於不同勘探條件的“CUGTEM”系列瞬變電磁儀產品。

(壹)CUGTEM系列礦用瞬變電磁儀的應用領域

1)從地面探測礦區的構造分布和含水量;

2)采空區和廢棄充水小煤礦突水水源勘探;

3)煤層底板巖溶含水層、巖溶陷落柱、溶洞的勘探;

4)探測開挖過程中遇到的隱蔽導水構造;

5)探測隱蔽的點狀導水構造(陷落柱、封閉不良的鉆孔等)。)在工作面開采時遇到的;

6)頂底板采動擾動誘發導水裂隙帶的導探。

(二)CUGTEM礦井系列瞬變電磁法的特點礦井瞬變電磁法的基本原理與地面瞬變電磁法相同。不同的是礦井瞬變電磁法是在井下巷道中進行的,瞬變電磁場是全空間分布的(圖6-3-4),全空間效應成為礦井瞬變電磁法的固有問題。壹般來說,煤層是高阻介質,電磁波容易穿過,所以煤層對TEM的屏蔽不如對DC電場的屏蔽,所以接收線圈接收到的信號是發射線圈周圍整個空間巖石電性的綜合反映。因此,在判斷異常體的空間位置時,應根據線圈平面法線方向和地質資料綜合分析確定。

圖6-3-4瞬變電磁場在整個空間的傳播

由於井下特殊的施工環境,礦井瞬變電磁法與地面瞬變電磁法及其他礦井物探方法有很大不同,主要有以下特點:

1)由於井下巷道施工空間的限制,無法使用大卷(邊長大於50m)裝置進行地表測量,只能使用邊長小於3m的多匝小線框。因此,與地面瞬變電磁法相比,具有測量設備輕便、工作效率高、成本低等優點,可用於礦井中其他物探方法無法施工的巷道(巷道長度有限或巷道掘進超前等)。).

2)由於小線圈測量,點距更密(壹般2 ~ 20m),體積效應降低,橫向分辨率提高。另外,測量裝置靠近目標體,因此異常體感應信號更強,檢測靈敏度更高。

3)利用小線框發射電磁波的方向性,探測采煤工作面頂底板異常含水體的空間分布,探測巷道迎頭掘進前方的隱伏導水構造。

4)受發射電流關斷時間的影響,早期測量信號失真,探測不到淺層地質異常。壹般有20m左右的淺層探測盲區。

5)地下施工時,測量數據容易受到金屬物體(采煤機、變壓器、金屬支架、排水管等)的幹擾。),在數據處理和解釋中需要糾正或剔除。

目前,礦井瞬變電磁法主要用於解決煤層頂板(或底板)富水異常區的探測、巷道掘進前方突水構造的預測、含水陷落柱的勘探等水文地質問題。

(三)CUGTEM礦業系列瞬變電磁測點的布置和施工方法

在巷道中布置壹定波形電流的發射線圈,使周圍空間產生磁場,在巷道周圍導電的巖礦體中產生感應電流。停電後,感應電流因熱損失而隨時間衰減,衰減過程壹般分為前期、中期和後期。早期電磁場相當於頻域中的高頻分量,衰減快,趨膚深度小;後期成分相當於頻域中的低頻成分,衰減慢,趨膚深度大。通過測量停電後不同時刻二次場隨時間的變化規律,可以得到不同深度的地電特征(圖6-3-5)。

圖6-3-5 CuG TEM礦井系列瞬變電磁發射和接收線圈布置圖

礦井瞬變電磁法在煤礦井下巷道迎頭附近進行,以扇形方式進行探測。根據多匝小線框發射電磁場的方向性,可以認為線框平面的法線方向為瞬變檢測方向。因此,發射和接收線框的平面分別對準頂、底板或平行煤層的方向,以反映頂、底板和地層或平行煤層中的地質異常(圖6-3-6)。線框所在平面與頂底板的夾角取決於探測要求和煤層傾角。

圖6-3-6 CuG TEM礦用瞬變電磁儀線框所在平面與頂板、底板夾角變化示意圖。

CUGTEM礦用瞬變電磁儀系統功能見表6-3-1。

表6-3-1 CuG礦用瞬變電磁儀TEM系統能效表

1) (1)+(3)組合(cugtem-8智能深部探測瞬變電磁儀)用於地面探測;

A.中深部資源勘探,勘探深度為地下5m至1300m,地面定點勘探,配合地下超前勘探“雙聚焦”鎖定目標體;

b)尋找地下多金屬礦床、水、區分鹽和淡水、地下電分層、描繪地下充水洞穴和陡傾地質結構;

c探測煤層、煤層采空(塌陷)區和充水區。

2) (1)+(2)組合(TEMJF50礦用隔爆兼本質安全型瞬變電磁儀)用於井下200米超前探測:適用於工作復雜、噪聲幹擾大的煤礦頂板、底板及超前探測,有效探測距離200米。

CUGTEM礦用瞬變電磁儀各系統技術指標見表6-3-2 ~表6-3-4。

表6-3-2 TEMHz 75礦用本質安全型瞬變電磁儀技術指標

繼續的

表6-4-3 TEM JF50礦用隔爆兼本質安全型瞬變電磁儀變送器技術指標

表6-3-4 CuG TEM-8智能深部探測瞬變電磁儀發射器技術指標