地震波反射法和瞬變電磁法在暗河探測(cè)中的應(yīng)用

采用瞬變電磁法對(duì)新疆克州蓋孜水電站引水隧洞k0＋520里程前方導(dǎo)水構(gòu)造及圍巖巖性變化情況進(jìn)行超前探測(cè)。現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)結(jié)果表明：隧道掌子面前方圍巖富水可能性較大,在開(kāi)挖過(guò)程中涌水量可能較大;在掌子面前方50m~65m左右位置,出水點(diǎn)會(huì)轉(zhuǎn)移至隧道底部;出水點(diǎn)在隧道底板中部靠右位置?，F(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖56m后程中出水點(diǎn)從拱頂逐漸下移至底板,與探測(cè)結(jié)果相同,瞬變電磁法對(duì)小斷面地下隧洞圍巖富水性探測(cè)具有良好的適用性。

礦井水害是煤礦的五大自然災(zāi)害之一,其中煤礦導(dǎo)水構(gòu)造突水是造成礦井水害的主要原因,同時(shí)由于我國(guó)煤礦水文地質(zhì)條件極為復(fù)雜,因此給導(dǎo)水構(gòu)造的探測(cè)帶來(lái)了很大的困難。瞬變電磁法在導(dǎo)水構(gòu)造的探測(cè)方面是一種極具發(fā)展前景的方法,可查明含水地質(zhì)富水異常區(qū),在提高探測(cè)深度和在高阻地區(qū)尋找低阻地質(zhì)體方面尤為突出。

利用礦井瞬變電磁快速、無(wú)損、對(duì)低阻體反應(yīng)靈敏的特點(diǎn),對(duì)巷道前方封堵不良鉆孔的富水性進(jìn)行了探測(cè),并通過(guò)鉆探進(jìn)行了驗(yàn)證,為封堵不良鉆孔的治理工作提供了依據(jù),在保障煤礦安全生產(chǎn)的同時(shí)避免了資源的浪費(fèi)。

地質(zhì)構(gòu)造的探測(cè)是地球物理工作者在生產(chǎn)過(guò)程中常需研究解決的問(wèn)題,對(duì)于構(gòu)造的探測(cè)發(fā)現(xiàn):常規(guī)的手段是通過(guò)地震勘探方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的,但是瞬變電磁法(tem)作為一種經(jīng)濟(jì)適用的物探方法也可以在一定程度上探測(cè)地下地質(zhì)構(gòu)造。通過(guò)勘探實(shí)例,說(shuō)明該方法在構(gòu)造探測(cè)中具有良好的應(yīng)用效果,為后期解釋地下地質(zhì)構(gòu)造提供幫助。

為探查長(zhǎng)平煤礦巷道掘進(jìn)中的隱伏構(gòu)造,防止突水事件,基于礦井瞬變電磁法全空間"煙圈效應(yīng)"理論,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)巷道地質(zhì)情況,優(yōu)化井下巷道頂?shù)装宓奶綔y(cè)方向和角度,設(shè)計(jì)了超前探測(cè)方案,初步判斷巷道前方存在隱伏含水構(gòu)造異常區(qū),通過(guò)對(duì)異常區(qū)進(jìn)行超前鉆探驗(yàn)證,確定掘進(jìn)巷道前方存在陷落柱。實(shí)踐表明,探查結(jié)果與巷道實(shí)際揭露情況基本吻合,肯定了瞬變電磁法在礦井含水構(gòu)造探查應(yīng)用中的有效性和實(shí)用性。

闡述礦井瞬變電磁法的物性前提、方法理論及基本原理。簡(jiǎn)單講述了引發(fā)礦井水害的直接因素。為排除此類(lèi)安全隱患,利用礦井瞬變電磁法對(duì)掘進(jìn)巷道進(jìn)行超前探測(cè)。通過(guò)實(shí)例研究論證礦井瞬變電磁法對(duì)于地質(zhì)異常預(yù)報(bào)工作具有較好的應(yīng)用效果,可查明礦區(qū)隱伏地質(zhì)災(zāi)害,在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中起到了關(guān)鍵性的安全指導(dǎo)作用。

煤礦安全生產(chǎn)受到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注,而在礦井各種災(zāi)害事故中,巷道突水事故由于其發(fā)作兇猛、危害大等特點(diǎn)而成為煤礦安全領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。目前在地下水文勘探中,使用較多、技術(shù)較成熟的是瞬變電磁法,該方法可以較為準(zhǔn)確反映出巷道前方地質(zhì)體的空間特征。本文針對(duì)該方法的基本原理和運(yùn)行機(jī)制研究,并通過(guò)實(shí)際案例介紹了該方法在巷道超前探測(cè)中的具體操作環(huán)節(jié),分析了相關(guān)的影響因素,總結(jié)了在操作過(guò)程中需要注意的關(guān)鍵問(wèn)題,具有一定的推廣價(jià)值。

瞬變電磁法對(duì)地層中的低阻異常含水區(qū)域反應(yīng)靈敏,在駱駝山井田的水文地質(zhì)條件探測(cè)中具有較大的優(yōu)點(diǎn),通過(guò)采用v8多功能電磁法探測(cè)儀,探測(cè)出9#煤層及16#煤層附近巖層富水性異常的分布情況,探測(cè)奧灰?guī)r上部(奧灰頂界面下100m范圍內(nèi))富水性情況,分析可能存在的導(dǎo)水構(gòu)造,并對(duì)井下含水區(qū)域?qū)γ簩娱_(kāi)采的影響進(jìn)行評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè),能夠有效地指導(dǎo)礦井未來(lái)的安全生產(chǎn)工作.

云南金沙江中游流域常年水位線以上分布有許多淘金洞,隨著時(shí)間的推移,許多淘金洞洞口已被覆蓋,而淘金洞的存在對(duì)于大型工程基礎(chǔ)而言是一個(gè)安全隱患,因而,查明大型工程基礎(chǔ)內(nèi)淘金洞的分布情況有著重要的意義。本文利用地震映像法和瞬變電磁法對(duì)淘金洞進(jìn)行探測(cè)試驗(yàn)對(duì)比研究,總結(jié)兩種方法在此類(lèi)工程問(wèn)題上的探測(cè)效果,并利用這兩種方法在某水電工程左岸堆積臺(tái)地進(jìn)行了淘金洞普查的測(cè)試工作。

由于北京地鐵八號(hào)線三期工程六營(yíng)門(mén)站—五福堂站盾構(gòu)段區(qū)間特殊的工程環(huán)境及工藝,使得傳統(tǒng)的預(yù)報(bào)方法難以開(kāi)展實(shí)施。以盾構(gòu)刀盤(pán)切削震動(dòng)為震源,以地震波反射法為原理進(jìn)行地震波相位特性和振幅特性的解析,提出了基于地震波反射法的盾構(gòu)施工超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法,并進(jìn)行超前預(yù)報(bào)及跟蹤對(duì)比工作?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明:基于地震波反射法的盾構(gòu)施工超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)布設(shè)簡(jiǎn)單、操作方便,且不影響作業(yè)面推進(jìn);基于地震波反射法的盾構(gòu)施工超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)能較好地反映地下介質(zhì)體的形狀與輪廓,圖像判譯結(jié)果基本與地質(zhì)資料吻合,與開(kāi)挖跟蹤結(jié)果一致。

根據(jù)壇廠隧道工程地質(zhì)條件,巖溶的預(yù)報(bào)是壇廠隧道的重點(diǎn)和難點(diǎn)。根據(jù)巖溶的發(fā)育特點(diǎn),采取以地質(zhì)法為基礎(chǔ)、結(jié)合以地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)為主要手段的綜合方法進(jìn)行巖溶地質(zhì)預(yù)報(bào),掌握巖溶的規(guī)模及發(fā)育形態(tài),對(duì)巖溶的危害進(jìn)行準(zhǔn)確定位和評(píng)價(jià),并提出相應(yīng)的建議措施,為隧道的安全施工提供了可靠的地質(zhì)依據(jù)。

采煤后遺留的采空區(qū)是對(duì)煤下鋁勘探工作的隱患,這里采用地球物理方法中的瞬變電磁法解決采空區(qū)的空間分布問(wèn)題。針對(duì)采空區(qū)特定的地質(zhì)條件選擇了中心回線裝置,并結(jié)合鉆孔資料采用1d、2d反演方法確定了采空區(qū)的影響邊界。實(shí)踐證明,tem方法在采空區(qū)勘探當(dāng)中是一種有效的方法。

地質(zhì)災(zāi)害日益凸顯,造成了大量的財(cái)產(chǎn)損失、重大人員傷亡事故以及嚴(yán)重的社會(huì)矛盾。針對(duì)常規(guī)的物探方法探測(cè)地質(zhì)病害受場(chǎng)地條件限制的局限性,等值反磁通瞬變電磁法1m直徑微線圈對(duì)偶中心裝置,有效解決了民房建筑、交通道路以及水田等有限場(chǎng)地制約常規(guī)物探方法布置的問(wèn)題。通過(guò)衡陽(yáng)市某地等值反磁通瞬變電磁法與高密度電阻率法調(diào)查煤礦地質(zhì)災(zāi)害中的應(yīng)用實(shí)例比對(duì),說(shuō)明等值反磁通瞬變電磁法是地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)查的有效物探方法之一。

介紹了瞬變電磁法的工作原理,利用礦井瞬變電磁技術(shù)對(duì)頂?shù)装搴陀^前方進(jìn)行探測(cè)試驗(yàn),結(jié)果表明瞬變電磁法具有較好的方向性、較高的分辨率等特點(diǎn),是探測(cè)礦井井下含水構(gòu)造及其富水性的有效方法,可為煤礦水害預(yù)測(cè)提供科學(xué)依據(jù)。

以屯蘭礦12507工作面為例,利用礦井瞬變電磁法對(duì)井下掘進(jìn)巷道進(jìn)行跟蹤探測(cè),通過(guò)多次探測(cè)成果與實(shí)際揭露情況驗(yàn)證對(duì)比,研究分析了不導(dǎo)水?dāng)鄬訕?gòu)造的瞬變電磁響應(yīng)特征。結(jié)果表明,該礦井下不導(dǎo)水?dāng)鄬訕?gòu)造在二維視電阻率剖面圖上反映為"高阻圈閉"異常區(qū),可定性解釋斷層構(gòu)造的大體位置和富水性,有效指導(dǎo)了屯蘭礦井下巷道安全掘進(jìn)。

在以往煤層開(kāi)采過(guò)程中,曾發(fā)生多起奧灰水突水事故,其導(dǎo)水通道多為斷層、陷落柱等構(gòu)造。因此,在下組深部煤層開(kāi)采過(guò)程中,查明工作面內(nèi)部構(gòu)造的發(fā)育情況,對(duì)工作面水害治理至關(guān)重要。陜西永明煤礦有限公司3311工作面內(nèi)部斷層發(fā)育,且礦井其他區(qū)域已揭露陷落柱,因此采用瞬變電磁法對(duì)工作面進(jìn)行探查。根據(jù)3311工作面瞬變電磁法不同深度電阻率分布圖,對(duì)比分析其他礦區(qū)工作面內(nèi)部陷落柱發(fā)育的電阻率分布圖。結(jié)果表明:在同一位置并沒(méi)有出現(xiàn)明顯的圓形或橢圓形形態(tài)特征,判斷3311工作面內(nèi)部發(fā)育陷落柱的可能性不大。

煤及金屬礦山開(kāi)采過(guò)程中均會(huì)遇到水害防治問(wèn)題,利用物探技術(shù)可以進(jìn)行超前探查與預(yù)防,為礦山安全生產(chǎn)提供技術(shù)支撐。本文結(jié)合福建省金屬礦山水害的防治需求,分析了瞬變電磁法的基本測(cè)試原理,結(jié)合省內(nèi)金屬類(lèi)礦山開(kāi)發(fā)過(guò)程中的水害進(jìn)行分析,討論了瞬變電磁法探查的有效性,并結(jié)合具體礦山條件進(jìn)行探查應(yīng)用,文章探測(cè)現(xiàn)場(chǎng)共布設(shè)3個(gè)剖面測(cè)線:巷道掘進(jìn)前方斜向上30°、沿巷道掘進(jìn)方向、巷道掘進(jìn)前方斜向下30°,每個(gè)剖面分別布置有12個(gè)測(cè)點(diǎn),探測(cè)出:巷道迎頭左幫前方、左前方、前方、右?guī)颓胺?0～40m左右范圍內(nèi)及右前方10～60m范圍內(nèi)為相對(duì)富水異常區(qū),在后期現(xiàn)場(chǎng)掘進(jìn)過(guò)程異常區(qū)段得到了驗(yàn)證。結(jié)果表明:瞬變電磁法在掘進(jìn)前方異常含水體超前探測(cè)應(yīng)用中會(huì)有很好的效果,證明方法有效可行,可為同類(lèi)地質(zhì)條件掘進(jìn)提供參考。

在闡述礦井瞬變電磁和電阻率法基本原理的基礎(chǔ)上,結(jié)合工程實(shí)例,介紹了三點(diǎn)三極和瞬變電磁扇形探測(cè)技術(shù)觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則及數(shù)據(jù)處理解釋方法。實(shí)際探測(cè)結(jié)果表明,礦井瞬變電磁和電阻率法可準(zhǔn)確圈定迎頭前方隱伏地質(zhì)構(gòu)造及其分布范圍,實(shí)現(xiàn)對(duì)地下掘進(jìn)工程隱蔽致災(zāi)源的超前預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。

以陽(yáng)煤五礦為例,采用礦井瞬變電磁法詳細(xì)探查了工作面底板隱伏地質(zhì)構(gòu)造及富水異常區(qū),并利用巷道控制點(diǎn)底板標(biāo)高和鉆孔數(shù)據(jù)計(jì)算突水系數(shù),進(jìn)而采用礦井瞬變電磁探測(cè)成果與突水系數(shù)相結(jié)合的方法,對(duì)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜段的富水情況進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),確保了工作面底板帶壓區(qū)的安全回采。

以陽(yáng)煤五礦為例．采用礦井瞬變電磁法詳細(xì)探查了工作面底板隱伏地質(zhì)構(gòu)造及富水異常區(qū)，并利用巷道控制點(diǎn)底板標(biāo)高和鉆孔數(shù)據(jù)計(jì)算突水系數(shù)，進(jìn)而采用礦井瞬變電磁探測(cè)成果與突水系數(shù)相結(jié)合的方法，對(duì)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜段的富水情況進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，確保了工作面底板帶壓區(qū)的安全回采。

介紹瞬變電磁法的基本原理、在四山林場(chǎng)銅鉬礦中的應(yīng)用以及野外工作應(yīng)該注意的問(wèn)題。

本文介紹了瞬變電磁法在煤礦水文地質(zhì)勘探中的具體應(yīng)用效果。采用瞬變電磁法對(duì)落差較大斷層的含(導(dǎo))水性進(jìn)行測(cè)量,不僅可有效地控制斷層的空間位置,而且可定性地判斷斷層的富水性,其測(cè)量結(jié)果與已知水文地質(zhì)資料吻合較好