某煤矿遗落钻孔探测简报
来源:本站 时间:2024-12-30 阅读:160 次
导读: 受某煤矿委托,重庆顶峰地质勘探仪器有限公司开展了其遗落水文钻孔的定位探测研究工作,并于2024年3月21-24日开展了现场探测与数据处理及解译工作,形成了初步的探测成果。

探测背景
受某煤矿委托,重庆顶峰地质勘探仪器有限公司开展了其遗落水文钻孔的定位探测研究工作,并于2024年3月21-24日开展了现场探测与数据处理及解译工作,形成了初步的探测成果
一、探测技术方法和原理
本次测量采用重庆顶峰地质勘探仪器有限公司生产的MZC-4梯度质子磁力仪以及EATEM-50A大功率瞬变电磁仪。

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MZC-4质子磁力仪

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EATEM-50A大功率瞬变电磁仪


地面高精度磁法
质子旋进磁力仪利用富含质子氢的液体产生旋进信号。它使用的液体可以提供非常高的氢密度,并且在操作时没有危险。让极化直流电流通过绕在富含质子氢液体探头的线圈上,便会产生100高斯(Gauss)的辅助磁通密度。质子被极化至较强的净磁化强度,与较强的磁通密度达到热平衡。当辅助磁通终止时,被“极化“的质子即发生旋进而重新恢复为正常的磁通密度状态。根据以下公式,质子的旋进频率f0与磁通密度B(单位为特斯拉—Teslas,T)有直接关系:

f0=(γp/2π)Bγp/2π=42.5763751MHz/T 


对质子旋进的测量必须按序进行,即先有一个初始极化,接着进行频率测量,然后这个循环不断重复。这不同于在氢核被极化的同时进行旋进测量的连续测量法。


磁法测量工作前,先进行仪器性能检验(仪器噪声误差、操作及点位误差),达到测量要求后方进入正式磁法测量工作(野外实测中测量操作人员均做到无磁处理)。磁法测量工作中采用单测线单点递进式,每测一点仪器自动存储和手工记录及描述同时进行(线号、点号、点位、观测点地质特征和干扰因素等等),且每条测线首尾各重复测得一点数据,用于每日测量数据处理的日变校正。


瞬变电磁法

瞬变电磁法(TEM)属于时间域电磁法,是近些年快速发展起来的一种高精度地球物理勘探方法。瞬变电磁法主要利用不接地回线或接地线源向地下发送一次脉冲电磁场,在一次磁场的激励下,地下导体内部受感应产生涡旋电流,在一次脉冲磁场的间隙期间,涡旋电流产生的二次磁场不会随一次场的消失而立即消失。此时,利用线圈或接地电极观测二次磁场,主要测量二次磁场产生的感应电动势V与时间t的变化关系,得到二次场随时间衰减变化的特性曲线,再把发射电流归一化后成为V(t)/I特性曲线,从而确定地下导体的电性分布和空间形态。


在矿山环境探测过程中,根据不同的场地条件和探测深度要求,空区探测装置主要采用多匝的重叠小回线装置(20-40匝),回线线圈边长1-5m,发射线圈电流3-6A,关断时间0.10~0.90ms,64~512次数据采集叠加,单点采样窗口密度大于70个以上,大大超过传统的物探设备采样密度间隔,可以精确识别可控安深度范围内的地质体位置和埋深。


对于在探测区采集到的瞬变电磁法数据,采用专门的瞬变电磁法工作站软件进行,主要通过数据整理、预处理(剪切和滤波增强处理,消除数据畸变)、视电阻率转换和时深转换,最后采用专门的地学软件绘制视电阻率等值线剖面图。对于得到的瞬变电磁法数据处理结果图件,主要结合探测区的地质勘探、地球物理等数据资料进行综合解译,圈出不良地质体存在引起的地球物理异常,以供进一步的钻探工程验证。


二、探测成果
地面高精度磁法成果

本次通过对地面高精度磁法探测获取的总场和梯度场数据系统处理,得到了总场和梯度场分布成果图(图2.2.1;2.2.2)。从图中总场和梯度场的分布变化特征,并结合现场的地质条件,圈出了两处异常。


针对上述两处异常是否为遗留的钻孔,考虑到钻孔内存在掉落的钻杆,钻杆为金属体,采用了瞬变电磁法对两处进行了探测。

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图2.1 地面高精度磁法测线布置图

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图2.2.1 总场成果图


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图2.2.2 梯度场成果图


瞬变电磁法成果
对于本次的瞬变电磁法探测,为了准确定位遗留钻孔的位置,先采用4m边长的线框对磁法异常进行了两个方向的交叉定位探测,探测具体成果见图2.5,地面磁异常的异常1处发现有低阻体存在,而在异常2处未有发现,推测可能异常2处的异常体埋藏深度较浅,属于由于关断时间导致的探测盲区内。鉴于此,采用了1m边长多匝小线框的探测,具体成果见图2.6。从图2.6可以看出,在磁异常圈定的位置存在两处低阻异常,其中地面磁异常1由深部低阻异常体存在引起,顶部埋深在18m,地面磁异常2由浅部低阻异常体存在引起,顶部埋深在5m左右。

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图2.3瞬变电磁法4m边框交叉定位探测施工图

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图2.4 瞬变电磁法1m边框精细探测施工图


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图2.5 瞬变电磁法4m边框探测成果图


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图2.6 瞬变电磁法1m线框探测成果图


三、结论
1. 本次综合地球物理探测工作,圈出两处疑似由遗留钻孔导致的地球物理异常,其中西部的地面磁异常1推测由深部遗留的金属钻杆导致,其最小埋深在18m以上;而其中东部的地面磁异常2推测由浅部遗留的金属体存在导致,其埋深在5m左右。
2.使用高精度磁法以及瞬变电磁法可以有效测量带有套管或金属制品的遗落钻孔。

3.如想精准定位钻孔位置,则需要结合测区已有资料以及最初钻孔的记录位置,进而设计不同密度的高精度磁法测网进行初步探测,再根据磁法结果圈定的异常位置,使用瞬变电磁法详查定位,最后再辅以常规电法或地震法进行验证。