[发明专利]电性源矿井瞬变电磁法探测方法

说明书

本发明公开了一种电性源矿井瞬变电磁方法，适用于矿井巷道内使用。首先在矿井巷道内布设长导线电性源，通过电极激发电磁场，在工作面另一侧巷道内布置电场传感器接收电磁场信号，进而对工作面富水区域进行探测；导线电性源为接触式电流源探测，有效减少巷道内金属干扰，提高探测的定向性，改善探测的准确率。其有效弥补小线圈发射的能量不足问题，改善全空间‘镜面效应’的多解性问题，通过接触式电流源探测的导线电性源，有效减少巷道内金属干扰，提高探测的定向性，改善探测的准确率。

技术领域

本发明涉及一种探测方法，尤其适用于矿井巷道内使用的电性源矿井瞬变电磁法探测方法，属于煤矿开采突水防治领域。

背景技术

在煤矿突水防治方面，瞬变电磁法得到了广泛的应用，减少了煤矿突水事故的发生，降低了经济损失，保证了人民的安全。矿井瞬变电磁法被广泛应用于煤矿防治水工作中，是目前矿井物探的主要手段之一，但受井下巷道施工空间所限，边长2-3m、匝数30-60的多匝小回线重叠或分离磁性源装置是矿井瞬变电磁法主要装置形式，但存在以下技术瓶颈。(1)发射磁矩小、探测有效距离短；(2)巷道金属锚网屏蔽作用严重和干扰信号强；(3)地质异常体的定向探测难。其中。以上问题产生的根本原因是多匝小回线磁性源瞬变电磁法受矿井下巷道施工环境影响。目前看来矿井下巷道环境不可改变，改变施工方式和源的性质有望缓解与根除上述问题，提出电性源矿井瞬变电磁探测方法，在一个巷道内发射、在另外一个巷道内接收，用于探测工作面富水性灾害水源。

发明内容

发明问题：针对上述技术的不足之处，提供一种可以弥补小线圈发射的能量不足问题、可以改善全空间‘镜面效应’的多解性问题，可为矿井水防治提供更为可靠的地质资料的电性源矿井瞬变电磁探测方法。

技术方案：为实现上述技术目的，本发明的矿井电性源瞬变电磁探测方法，步骤为：在工作面煤岩层一侧设置的巷道中顺着巷道走势铺设导线电流源，在煤岩层另一侧设置的巷道的煤岩层壁上按照巷道走势间隔布置电场传感器，电场传感设置的数量和间距根据工作面煤岩层长度确定；其中导线电流源在工矿主机的控制下向工作面煤岩层发射电磁场信号，此时发射的电磁场信号为一次电磁场信号，当一次电磁场信号遇到低阻异常体后形成携带有地层信息的二次电磁场信号，二次电磁场信号穿透整个工作面煤岩层后被布置在煤岩层壁上的电磁场传感器接收到，电磁场传感器只接收二次电磁场信号，电磁场传感器将接收到的二次电磁场信发送至工矿主机，从而确认煤岩层中存在低阻异常体的具体位置和轮廓形状。

所述的低阻异常体为煤岩层中煤岩内部含水，水作为良导地质体遇到一次电磁场信号会产生感应二次信号，对携带有良导地质体的探测数据处理解释后，从而判断掘进工作面内部是否存在导常体，以及异常体的相对大小和相对位置信息，从而实现井下施工的提前预警，避免出现矿井水害。

所述导线电流源的两端为A和B，布设时将导线电流源的两端A和B利用电极镶嵌在工作面侧帮，同时在另一巷道内沿巷道走向间隔布置的多个电磁场传感器将接收到的二次电磁场信号发送给工矿主机，每一个电磁场传感器发送给工矿主机的信号均包括二次电磁场信号接受的时间和接收到的电场信息，工矿主机利用公式：将二次电磁场信号和接收时间序列转换化深度，其中，t为观测时间，ρ为背景场电阻率，π为常数圆周率，ω为角频率：ω＝[100πρt/(μ₀L²)]^1/4，L为导线电性源的长度，d(t)为对应时间计算得到视深度，即时间对应的深度；工矿主机利用公式：将电场信息转换为煤岩层的视电阻率，其中，ρ_a为转换的视电阻，ρ₁均匀背景场电阻率，是背景场理论计算值，E_x为电场传感器测量电场值；

经过以上转换，通过接收信号的时间转换成探测深度，将电场信号转换成煤岩电阻率信息，最终达到探测煤岩层中电阻率分布目的。

由于采用电性源探测且采用电场传感器，探测的方向性更强且减弱了巷道内金属的干扰。

确定煤岩内部低阻异常体的位置方法为：