线圈耦合距对坑道瞬变电磁场的影响与校正方法

作     者：胡雄武 陈人峻 张平松 吴荣新 郭立全 付茂如 HU Xiongwu;CHEN Renjun;ZHANG Pingsong;WU Rongxin;GUO Liquan;FU Maoru

作者机构：安徽理工大学地球与环境学院安徽淮南232001 

出 版 物：《煤炭科学技术》 (Coal Science and Technology)

年 卷 期：2023年第51卷第2期

页      面：306-316页

核心收录：

学科分类：070801[理学-固体地球物理学] 07[理学] 0708[理学-地球物理学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0815[工学-水利工程] 

基　　金：国家重点研发计划资助项目(2022YFF1303302) 国家自然科学基金资助项目(41702177) 安徽理工大学安徽省院士工作站开放基金课题资助项目(2022-AWAP-03)。 

主　　题：坑道瞬变电磁 耦合距 平移校正 矿井水害 超前探测 

摘      要：水害是我国煤层开采面临的主要灾害之一,坑道瞬变电磁方法作为一种有力的坑道水害探测手段,近年来已广泛应用于我国各大煤矿区,但受坑道空间限制,线圈与围岩表面存在不等的耦合距,导致不同测点观测的瞬变场存在差异,进而影响岩层富水性的判定精度。为此,基于数值仿真技术研究了坑道内有和无金属支护条件下耦合距对瞬变场的影响,其结果表明:(1)坑道内无金属支护时,耦合距对瞬变场的影响主要集中在早期,且随瞬变场时间延迟而快速减小,对实测瞬变场数据的影响基本可以忽略。(2)坑道内存在金属支护时,瞬变场曲线存在明显的拐点,其对应时间因围岩电阻率增大而延长;与无金属支护的瞬变场相比,拐点前瞬变场响应幅值受金属影响显著增大且无明显规律;拐点后瞬变场幅值有较大变化,但衰减趋势一致;耦合距对瞬变场响应的影响大,尤其是坑道掘进正前方观测点,其对耦合距的变化更为敏感;不同探测方位不同围岩电阻率及不同耦合距条件下获得的瞬变场曲线相关系数趋向于1,曲线之间具有对数平移特性。据此提出了瞬变场晚期数据平移校正方法,并针对坑道掘进前方低阻球状模型进行了数值验证,与校正前的数据对比表明,校正后的瞬变场数据对低阻体的判定精度更高,有效降低了耦合距对瞬变场观测的影响。现场试验进一步佐证了该方法的可靠性,可为坑道水害防治提供技术支撑。