煤炭学报

作者：王鹏, 程建远, 姚伟华, 李明星, 王益,

关键词：积水采空区, 地面-钻孔瞬变电磁法, 观测方式, 正演模拟, 三分量感应场,

小煤窑积水采空区威胁煤矿安全生产，为有效识别钻孔旁侧遗漏的积水采空区并确定其空间位置，采用地面发射阶跃磁场、钻孔中接收三分量感应场的观测方式进行地面-钻孔瞬变电磁探测。通过构建积水采空区地电模型，正演分析了异常的响应特征及异常场随异常体电阻率、规模和相对钻孔距离变化的规律。计算结果表明:异常场的3个分量均响应明显，X，Y分量过零点与Z分量极值点对应异常体深度;X，Y分量幅值相对较小，但为纯异常场，便于识别和提取;Z分量幅值相对较强，但异常场为背景场的千分之一，不易识别和提取;由于更接近异常体，地面-钻孔观测方式相比地面瞬变电磁采集到的Z分量异常信号更强;异常响应强度随异常体电阻率降低、规模增大、距离减小而增强。基于等效电流环理论，设计了最小二乘约束反演算法，通过反演拟合异常场能获得异常体的中心坐标、倾角、尺寸等参数，实现异常体的空间定位。在陕西省榆林市某煤矿使用地面-钻孔瞬变电磁法开展积水采空区探测实验，采集的X，Y分量数据在目标层附近表现明显的异常响应特征，通过对1.0 ms和1.3 ms的异常场数据进行反演拟合，发现并推断钻孔北侧存在小煤窑积水采空区，反演结果得到后期钻孔验证，与实际揭露情况吻合。理论分析与现场实验证明:地面钻孔瞬变电磁法能有效探测到钻孔旁侧的积水采空区，实现“一孔多用”并突破“一孔之见”，为小煤窑积水采空区的精细探查提供了一种新的地球物理勘探手段。

来源：2019年第8期

《煤炭学报》期刊编辑部

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