综合物探技术在煤炭矿井水文地质中的应用研究

摘要

我国国民经济和社会发展的主要能源是煤炭，在煤炭的开采过程中时常发生安全生产事故，其严重地威胁着矿工的生命安全。发生煤矿安全事故的原因不仅由开采地面的自然地质灾害而引起，而且还包括矿井下各类灾害所带来的影响。在煤炭生产中，危害程度较严重的水害是矿井生产中仅次于瓦斯的第二大灾害。采空积水区问题的普遍性已经引起了各国的高度重视，现在许多建设工程都需要进行地质灾害评估，其中对于采空积水区的评估是极其重要的。
　　运用地球物理法来探测矿井采空积水区是一种极其普遍的手段，同时也取得了一定的效果，瞬变电磁法和探地雷达法也在其中。然而，不同的探测方法具有各自不同的优点和不足。在探测过程中单一的物探方法可能会存在诸多问题，如方法本身的限制性和其方法的多解性，再加上受到地电干扰、地面情况、探测仪精度和探测深度等原因的影响，从而导致原始数据和处理结果的准确性和可靠性不高。对于地球物理勘探技术而言，结合两种或是两种以上的综合物探方法进行探测是很有必要的，这样可以各显其能、取长补短，为后续的工作提供了不可替代的保障。
　　因具有受地形影响小、探测效率高、对低阻体反应明显等优点，瞬变电磁法常常被用于探测矿井采空区及其富水情况;但是此法只能利用视电阻率数据作为参考，并且在技术上存在一定盲区效应，可通过探地雷达法弥补这一缺失的信息，这样对矿井内部的异常特征予以确认。本文就对地球物理勘探方法在煤炭矿井水文地质中的应用进行了研究，结合煤矿勘探资料，详细分析了瞬变电磁法和探地雷达法在探测矿井采空积水区中的应用。不同地球物理方法的特色各不相同，通过发挥其各自的优势，达到了实现“一深一浅”的探测目的，使数据资料更加完整、准确，为矿区的勘探提供了依据。最后总结了取得的成果和存在的不足，为针对在煤炭矿井中实施地球物理勘探法提出相应建议。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 选题背景

1．2 研究目的

1．3 国内外研究现状

1．3．1 瞬变电磁法发展趋势和研究现状

1．3．2 探地雷达发展趋势和研究现状

1．4 本文的研究内容和主要成果

第2章 瞬变电磁法的基本原理和方法

2．1 电磁场的基本理论

2．2 瞬变电磁法概述

2．2．1 烟圈效应

2．2．2 瞬变电磁视电阻率的计算

2．2．3 趋肤深度

2．2．4 最大探测深度

2．3 瞬变电磁法常用装置及工作方法

2．3．1 几种野外常用的装置

2．3．2 矿井瞬变电磁法的工作方法

2．4 矿井瞬变电磁法的基本特征

2．5 本章小结

第3章 探地雷达的基本原理和方法

3．1 探地雷达的基本原理

3．1．1 麦克斯韦方程组

3．1．2 电磁波的传播特点

3．2 探地雷达组成系统及探测原理

3．2．1 探地雷达组成系统

3．2．2 探地雷达探测原理

3．3 探地雷达的主要技术参数

3．3．1 探测深度

3．3．2 分辨率

3．3 探地雷达的测量参数

3．3．1 天线的中心频率

3．3．2 时窗长度

3．3．3 采样率

3．3．4 测量点距

3．3．5 天线方向的取向

3．4 探地雷达的特点

3．5 探地雷达的测量方法

3．5．1 反射测量方法

3．5．2 折射测量方法

3．5．3 透射测量方法

3．6 探地雷达在煤矿井下的探测工作方法

3．6．1 巷道顶底板探测方法

3．6．2 巷道两帮探测方法

3．6．3 巷道掘进头超前探测方法

3．7 本章小结

第4章 煤炭矿井的综合探测

4．1 矿区概况

4．1．1 矿区位置交通

4．1．2 地貌特征及气候

4．1．3 地层特征

4．1．4 构造特征

4．1．5 煤层特征

4．2 水文地质概况

4．2．1 区域水文地质

4．2．2 地表水特征

4．2．3 地下水的补给、迳流、排泄条件

4．3 水文地质条件

4．3．1 矿井主要含水层

4．3．2 主要隔水层

4．3．3 矿井水文地质条件

4．4 综合物探在矿井中的应用

4．4．1 瞬变电磁法

4．4．2 探地雷达法

4．4．3 综合物探解释

4．4．4 地质资料验证

4．5 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果