以岩石电性差异为基础的瞬变电磁超前探测技术

好

以岩石电性差异为基础的瞬变电磁超前探测技术

苏俊辉１，刘朋２

（１．霍州煤电集团团柏煤矿地测科，山西霍州０３１４００；２．中国矿业大学资源学院，江苏徐州２２１００８）

摘要：随着物探技术的不断发展，在煤矿防治水工作中越来越多的应用了物探方法，综合物探技术已成为水文地质探测

的重要手段。文章介绍了瞬变电磁超前探测技术的基本原理和方法，并通过某地区勘探实例说明了该方法的有效性与

实用性。

关键词：矿井瞬变电磁法；井下超前探测；多匝小回线；物探技术；水文地质探测

中图分类号：Ｐ６３ｌ

文献标识码：Ａ

文章编号：１００９—２３７４（２０ｌＯ）０４＿００４４＿０２

井瞬变电磁法采用重叠回线装置，发射和接收线框为２ｍ×２ｍ回线。重叠回线装置既可以在狭窄的巷道空间中进行各种角度的旋转、移动，同时也增加了发射功率，有效的延伸了探测深度。

在巷道迎头做超前探测过程中，可以根据探测的任务要求，通过调整线圈与巷道底板之间的角度来改变线圈法线的指向，从而获取巷道掘进头前方不同层位及方向的地电信息。即首先从巷道迎头的一侧开始，使发射、接收回线装置的法线能

随着物探技术的不断发展，在煤矿防治水工作中越来越多的应用了物探方法，综合物探技术已成为水文地质探测的重要手段。特别是最近几年来，多匝小回线装置形式的矿井瞬变电磁技术应用，凭借多匝小回线装置的小体积、强探测方向性、大

探测距离、高分辨率等特点，在对巷道掘进头前方断层及其岩

溶、破碎带、陷落柱、裂隙发育区等构造的赋水性的快速准确预测、预报有着非常重要的作用。下面结合山西某煤矿的瞬变电

磁法勘探实例进行说明。

一、矿井瞬变电磁法工作原理

瞬变电磁法（Ｔｒ龇ｓｉｅｎｔＥｌｅｃｔｒｏｍａ期ｅｔｉｃＭｅｔＩｌｏｄ，简称ＴＥＭ）是利用不接回线或电极向地下发送脉冲式一次电磁场，用线圈或接地电极观测由该脉冲电磁场感应的地下涡流产生的二次

够垂直巷道侧面，以便进行测量，接着旋转回线装置，并且使装

置的法线方向与巷道的侧帮成逐渐增大的夹角进行分别探测；在回线装置的法线方向与巷道迎头界面垂直时，在主迎头断面均匀布置２—４个测点；在巷道迎头另—侧时重复上面的操作。

三、资料解释

瞬变电磁资料解释，就是根据勘探区域的地球物理特征、ＴＥＭ响应的时间特性和空间分布特征来确定地质构造的空间

电磁场的空间和时间分布，来解决有关地质问题的时间域电磁

法。

瞬变电磁法与其它电法相比，具有以下特点：

１．观测断电后的纯二次场，克服了复杂的一次场补偿问题，同时受地形影响较小。

分布特点，例如，覆盖层厚度变化、垂向岩性分层和岩层的横向变化情况，断裂破碎带和其它局部地质构造目标的位置、形态、产状、规模、埋深等。瞬变电磁法勘探成果的资料解释应以理论

２．单脉冲激发就可得到多信息的整条瞬变电场衰减曲线，通过加大发射功率和多次叠加，可大幅度地提高信噪比，加

大勘探深度。

及模拟图形为基础，以测区的物性差异为前提，结合地质及其他物化探方法和工作环境进行，资料解释中最重要和最基本的部分是对资料的定性分析和解释，定性解释是定量解释的基

础。对采区瞬变电磁测深资料的解释步骤为：

３．采用不接地回线装置，适宜于各种地理环境下的野外

工作。

１．调查测区的现有地质物探资料，以便确定测区地层、目

的层的地球物理特性。

４．由于瞬变电磁法的探测深度仅取决于大地电阻率和仪

器的采样时间，故可通过调节发送功率、仪器采样时间，方便地控制探测范围。

２．格式转换：即把原始数据从由瞬变电磁仪中存储的数据格式，经过专用程序处理转化为计算全区视电阻率可用的特

定数据格式，并剔除干扰畸变点。

３．可以根据实测电位衰减的时间响应曲线来换算成视电

５．采用不同的装置形式，可以相应地提高横向、纵向分辨

能力。

６．对发送回线的形状、方位和点位要求不严，测地工作简单，可通过流水作业达到极高的工作效率。

７．在高阻围岩地区不会产生地形起伏的假异常，在低阻围岩区，由于是多道观测，早期场的地形影响也较易分辨。

二、工作方法技术

考虑到井下巷道空间的限制，为了能有效的探测巷道迎头含水构造，以便能够准确判断迎头是否存在富水异常情况，矿

一４４一

阻率的时间曲线，由于在采区进行水文勘探时，一般要求目的层较深，因此可采用晚期场定义的视电阻率公式计算，否则则应采用全区视电阻率公式进行计算。

４．在对视电阻率进行反演解释时（时深转换），要将ｐ，（ｔ）曲线反演转换成ｐ，（ｈ）曲线。

５．在制作视电阻率平面图和断面图时，将它与地震勘探结果进行层位对比，并根据其相关性，确定视电阻率断面图中

目标层所在的位置。

好

ＭＣＧＳ监控软件在电厂自动加药和汽水取样系统中的运用

蒋珍琦

（常州江南电力环境工程有限公司，江苏常州２１３２４５）

摘要：ＭＣＧｓ是专门用于工业控制的组态软件，它是一套功能齐全的组态生成工具软件，通用性强，而且系统的执行程序

代码部分一般固定不变，为适应不同的应用对象只需改变数据实体即可，可用于任何监控系统。文章着重讲述了ＭｃＧｓ监控软件在火力发电厂水处理设备中的化学加药和汽水取样自动控制系统中的实际运用。关键词：自动控制；取样系统；ＭＣＧＳ；监控软件；自动加药；运行环境

中图分类号：ＴＭ６２１

文献标识码：Ａ

文章编号：１００９—２３７４（２０１０）０４－００４５—０２

结果是一个数据库文件，即组态结果数据库；运行环境是一个独立的运行系统，它按照组态结果数据库中用户指定的方式进

ＭＣＧＳ（ｍｎｊｔｏｒ柚ｄ

ｃ∞ｔｍｌ鼯ｎｅｒａｔｅｄｓｙｓｔｅｍ，通用监控系统）

是一套用于快速构造和生成计算机监控系统的组态软件，它能

够在基于Ｍｉｃｒ０Ｓ矾的各种３２位ｗｉｎｄｏｗｓ平台上运行，通过对现场

数据的采集处理，以动画显示，报警处理，流程控制和报表输出等多种方式向用户提供解决实际工程的方案，在自动化领域有

行各种处理，完成用户组态设计的目标和功能。

ＭＣＧＳ软件系统由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略组成，每一部分分别进行组态完成不同的工作。本文以山西潞安容海公司化学加药和汽水取样自动控计算机监控系统为例，介绍ＭＣＧＳ的具体应用。

着广泛的应用。

ＭＣＧＳ软件系统由组态环境和运行环境两个部分组成。二者是相互独立又密切相关的：组态环境相当于—套完整的工具软件，用户可以利用它设计和开发自己的应用系统。其生成的

６．为了减少地层起伏对视电阻率值的影响，可以根据地震勘探成果与ＴＥＭ断面图绘制目标层或沿煤层的不等深度的横向切片平面图。

一、系统结构组成

计算机监控系统采用先进的分层式的集散型网络结构系

率等值线无明显异常变化，且视电阻率值相对较高，可判断在

迎头前方１００ｍ范围内没有富水区域。

五、结论

从上面可以看出，，ｒＥＭ可以用于矿井掘进头前方采空区积水的超前探测，并能根据探测的结果，圈定积水的准确位置。但－ＩＥＭ还存在不能给出定量解释等问题。笔者相信随着，ＩＥＭ技术

７．根据平面图和断面图划分不同层位的视电阻率异常区．并在结合其它水文地质资料基础上，对各异常区进行富水性分析评价，从而得出地质结论。

四、工作实例

山西某矿的东风井在掘进过程中，与主并掘进头还有３００－ｎ将贯通，据地质资料，在其掘金方向左侧顶板可能有采空

的发展，这些问题一定能够圆满解决。

参考文献

区存在，为保证安全掘进，排除透水隐患，需查明掘进头前方是否存在采空区积水。

（一）装置形式及其参数选择

本次勘探使用澳大利亚产ＳｌＲＯＴＥＭ一Ⅲ型仪器。瞬变电磁

【ｌ】汤金云．矿井瞬变电磁法数据处理与解释系统研制叨．

徐州：中国矿业大学硕士论文。２００７．

【２】姜志海，岳建华，刘志新．矿井瞬变电磁法在老窑水超前

法勘探采用重叠回线装置，采用多匝２ｍ×２ｍ矩形回线，发射４０匝，接收线框。采样时窗为：１—３４，叠加次数：６４，时间采用标准时间序列。掘进头按所示布置测点１１个，分别对顺层、底板与顶板方向的探测。

（二）探测结果

在经过１ＥＭ探测后，经过解释处理，画出等电位扇面图。由于在探测过程中，发射电流关断时间过长，造成探测初期的数

探测中的应用叨．工程地球物理学报，２００７，４（４）．

【３】于景酆．矿井瞬变电磁法勘探ＩＭ】．徐州：中国矿业大学出

版社，２００７．

【４】蒋邦远．实用近区磁源瞬变电磁法勘探瞰】．北京：地质出版社。１９９８．

［５】李貅．瞬变电磁测深的理论与应用瞰】．西安：陕西科学技

术出版社，２００２．

据严重畸变，致使大约２０ｍ的信息无法分辨。并且由于巷道为工字钢与金属锚网支护，导致侧帮１－４号测点与１０＿１１号测点视电阻率值约为５—１０Ｑ ｍ。其他测点视电阻率值约为２０。

１００Ｑ ｍ。

【６】方文藻，李予国，李貅．瞬变电磁测探法原理瞰】．西安：西北工业大学出版社。１９９３．

作者简介：苏俊辉（１９７７－），男，山西霍州人，霍州煤电集团团柏煤矿地测科科长；刘朋（１９８３一），男，江苏徐州人，中国矿业

根据等电位扇面图显示，迎头正前方１００米范围内视电阻大学资源学院地球探测与信息技术专业２００９级硕士研究生。

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以岩石电性差异为基础的瞬变电磁超前探测技术

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：

苏俊辉， 刘朋

苏俊辉(霍州煤电集团团柏煤矿地测科,山西,霍州,031400)， 刘朋(中国矿业大学资源学院,江苏,徐州,221008)

中国高新技术企业

CHINA HIGH TECHNOLOGY ENTERPRISES2010，""(3)0次

参考文献(6条)

1.汤金云 矿井瞬变电磁法数据处理与解释系统研制 2007

2.姜志海.岳建华.刘志新 矿井瞬变电磁法在老窑水超前探测中的应用[期刊论文]-工程地球物理学报 2007(4)3.于景邨 矿井瞬变电磁法勘探 20074.蒋邦远 实用近区磁源瞬变电磁法勘探 19985.李貅 瞬变电磁测深的理论与应用 20026.方文藻.李予国.李貅 瞬变电磁测探法原理 1993

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