煤田地质与勘探

作者：宋贵磊, 公绪飞, 杨富强, 崔建廷, 李瞻领, 刘丽娜,

关键词：矿井瞬变电磁法, 含水采空区, 层间距, 时空响应, 数值模拟,

目的与方法为提高矿井瞬变电磁法对煤矿含水采空区的成像精度，基于高家梁煤矿地质条件，通过COMSOL有限元软件模拟不同层间距含水采空区模型的感应电磁场时空响应特征，分析其在视电阻率拟断面图及视纵向电导微分图分布规律；在鄂尔多斯高家梁煤矿开展了实地探测，成功识别出采空区含水情况。结果和结论结果表明：感应磁场在含水体内衰减速度慢于岩层内，电压衰减曲线可随时间的推移分为初始稳定衰减、相对缓慢衰减、相对快速衰减和最终稳定衰减4个阶段；层间距越小，初始稳定衰减阶段到相对缓慢衰减的转折点出现时间越早，相对缓慢衰减和相对快速衰减阶段持续时间越长，感应电压越大；磁感应强度最大值通常出现在含水采空区内，且随层间距增大线性减小；视纵向电导二阶微分能有效分辨高阻−低阻交界面，且层间距越小视纵向电导微分幅值越大；在高家梁煤矿20302和20313工作面采空区积水探测中，感应电压衰减转折点分别出现在718.51 μs和1 004.31 μs，根据相邻测道电压及视纵向电导微分变化，判断出积水横向分别分布在36~120 m和24~168 m，岩−水交界面分别出现在66 m和72 m处，并经钻探得到验证。研究结果可为矿井老空水探测及疏放提供指导，并对矿井安全生产具有重要意义。

来源：2024年第12期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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