山西省煤炭地质局(山西省煤炭地质物探测绘院)

 

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作 者

张庆辉1,田忠斌2,林 君3,4,黎东升3,4,嵇艳鞠4,马玉龙2,贾 伟1

作者单位

1. 山西省煤炭地质勘查研究院；2. 山西省煤炭地质物探测绘院；3. 吉林大学 仪器科学与电气工程学院；4. 国家地球物理探测仪器工程技术研究中心

研究背景

随着近年来我国经济的快速发展,能源消耗日益增加,煤炭作为我国的重要能源之一,2005—2017年产量由21.5亿t剧增到35.2亿t。煤炭开采产生了大量的采空区,引起坍塌、涌水等地质灾害,严重威胁煤炭的安全生产,如何快速、高效、准确地探测煤炭采空区成为亟待解决的问题。为此,2016年山西省煤炭地质物探测绘院联合吉林大学在沁水煤田晋城区块开展了山西省煤炭采空区地空电磁探测研究。

笔者采用时域电性源地空电磁系统在山西省沁水煤田开展煤炭采空研究。首先介绍了时域电性源地空电磁系统的组成和工作原理,然后针对时域地空电磁数据的处理和成像方法开展了细致的研究,最终探测结果准确的反映出地下采空区的位置及深度信息。本研究创新性地将时域电性源地空电磁系统应用于煤炭采空电磁探测。

摘 要

为实现山区复杂地形条件下,对沁水盆地东南地区煤炭采空区及采空积水区的快速、精确勘查,采用时域电性源地空电磁法对上述区域进行地球物理勘查。

时域地空电磁法采用地面发射空中接收的方式,在地面布设接地长导线源,利用大功率发射机向地下发射时域方波信号,在空中利用无人机搭载接收系统沿平行于发射源的预定航线进行飞行探测获取电磁信号和测点坐标信息,发射与接收的电磁数据通过GPS时钟进行同步。

利用时域电性源地空电磁探测系统,采集到了信噪比高的电磁数据,同时开展了地空电磁基线校正方法、地空电磁噪声抑制方法及视电阻率成像方法的研究,进一步提升电磁数据的质量和成像分辨率。通过对时域电性源地空电磁数据和空间坐标信息进行处理获得反应测区地电信息时间的电性源地空电磁法视电阻率,结合已知地质信息进行解释,推断解释了煤炭采空区和采空积水区的空间分布特征。

时域电性源地空电磁法在极大减少地面工作量的同时,兼顾了勘探深度,因此兼具航空电磁法快速高效和地面电磁法勘探深度大的特征。本次勘查表明:利用该系统开展地空电磁勘查,可以实现工作效率4~5倍的提升,且勘探效果与已知地质信息基本吻合,表明时域电性源地空电磁探测系统可以实现对煤炭采空区的快速、精确勘查。

针对本次勘查的效果,可以预期时域电性源地空电磁探测系统将在复杂地形条件下的深部资源探测、环境、工程、灾害地质调查中发挥重要的作用。

作者简介

张庆辉，男，1961年2月生，北京人，高级地质工程师，山西省煤炭地质勘查研究院院长。获省部级奖励5余项，厅局级奖励10余项，发表学术论文10余篇。曾多次获得局先进工作者、先进科技工作者、创新能手等荣誉称号，曾任中国地球物理学会工程地球物理专门委员会委员，国土资源部油气开采督察员等。

电解水制氢是一种较为方便的制取氢气的方法。在充满电解液的电解槽中通入直流电，水分子在电极上发生电化学反应，分解成氢气和氧气。电能制氢后存储为氢能，之后由燃料电池发电技术等实现氢能的利用。

研究方向

地球物理、煤层气、煤炭资源勘查与开发

主要成果

改洗洁精洗瓜果蔬菜为盐水浸泡冲洗，既节水又防止洗洁精体内残留。

主持完成的《山西省煤炭资源潜力评价》项目获得了国土资源部全国矿产资源潜力评价先进个人的表彰；主持完成的山西省数字煤田系统建设项目，荣获2014年中国地理信息产业协会中国地理信息产业优秀工程银奖；主持完成的《沁水盆地深部页岩气资源调查及开发潜力评价》项目获中国煤炭工业协会优质专业地质报告二等奖；主持完成的《山西省潞安矿区屯留井田勘探（精查）测井专业报告》项目获中国煤炭地质总局优质专业技术报告；参与完成的《山西省宁武煤田静乐县步六社勘查区煤炭普查》项目获中国煤炭工业协会新发现矿产资源报告奖；及其他多项厅局级奖项。

文中图片

时域地空电磁系统结构示意

地空瞬变电磁数据基线校正效果

地空瞬变电磁数据噪声抑制效果

两层模型不同飞行高度条件下地空瞬变电磁场与视电阻率曲线特征

300线附近已知剖面地层岩性分布示意

0300,3300线时间域地空电磁视电阻率断面

来源：

张庆辉,田忠斌,林君,等. 时域电性源地空电磁系统在煤炭采空积水区勘查中的应用[J]. 煤炭学报,2019,44(8):2509-2515.

ZHANG Qinghui,TIAN Zhongbin,LIN Jun,et al. Application of time domain electrical source ground airborne electromagnetic system in goaf water exploration[J]. Journal of China Coal Society,2019,44(8):2509 -2515.

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信息提供：郭晓炜编辑整理：刘旸

审核：毕永华

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