電生磁范例6篇

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電生磁范文2

一、電磁輻射的來源

電磁輻射的來源主要有天然電磁輻射和人造電磁輻射。

1.天然電磁輻射

天然的電磁輻射是一種自然現象,主要來源于雷電、太陽熱輻射、宇宙射線、地球的熱輻射和靜電等。例如雷電就是一種很常見的天然電磁輻射,它除了可能對電氣設備、飛機、建筑物等直接造成危害,還會在廣泛的區域產生從幾千Hz到幾百MHz的極寬頻率范圍內的嚴重電磁干擾;另外,火山噴發、地震和太陽黑子活動引起的磁爆等都會產生電磁干擾。天然的電磁輻射對短波通信的干擾極為嚴重。

2.人造電磁輻射

(1)無線電發射臺,如廣播、電視發射臺、雷達系統等。

(2)工頻強電系統,如高壓輸變電線路、變電站等。

(3)應用電磁能的工業、醫療及科研設備,如電子儀器、醫療設備、激光照拍設備和辦公自動化設備等。

(4)人們日常使用的家用電器和電子設備,如微波爐、電冰箱、空調、電熱毯、電視機、錄像機、電腦、手機等。

二、電磁輻射的危害

隨著大規模的城市改造和房地產開發,一些原來建于城市周邊的傳輸發射中心和高壓線等設施周圍也開始進行開發建設,小區環境和室內環境中的電磁輻射污染問題也就隨之而來。電磁輻射到底對人體有什么危害?據有關專家介紹,其危害主要有六個方面。

危害之一:可能是造成兒童患白血病的原因之一。醫學研究證明,長期處于高電磁輻射的環境中,會使血液、淋巴液和細胞原生質發生改變。意大利專家研究后認為,該國每年有400多名兒童患白血病,其主要原因是距離高壓線太近,受到了嚴重的電磁污染。

危害之二:能夠誘發癌癥并加速癌細胞的增殖。電磁輻射污染會影響人類的循環系統、免疫、生殖和代謝功能,嚴重的還會誘發癌癥,并會加速人體的癌細胞增殖。

危害之三:影響人類的生殖系統,主要表現為男子質量降低,孕婦發生自然流產和胎兒畸形,等等。

危害之四:可導致兒童智力殘缺。據最新調查顯示,我國每年出生的2000萬兒童中,有35萬為缺陷兒,其中25萬為智力殘缺,有專家認為電磁輻射也是影響因素之一。

危害之五:影響人們的心血管系統,表現為心悸,失眠,部分女性經期紊亂,心動過緩,心搏血量減少,竇性心律不齊,白細胞減少,免疫功能下降,等等。裝有心臟起搏器的病人處于高壓電磁輻射的環境中,就會影響心臟起搏器的正常使用。

危害之六:對人們的視覺系統有不良影響。由于眼睛屬于人體對電磁輻射的敏感器官,嚴重的電磁輻射污染會導致視力下降、白內障等。

三、電磁輻射的防護

關于電磁污染的標準,學界爭論還在繼續,但我們還需在各種電磁輻射環境中工作與生活,我們該如何預防并減輕電磁輻射對自身的傷害呢?

1.提高自我保護意識,重視電磁輻射可能對人體產生的危害,多了解有關電磁輻射的常識,學會防范措施,加強安全防范。如:對配有應用手冊的電器,應嚴格按指示規范操作,保持安全操作距離,等等。

2.不要把家用電器擺放得過于集中,或經常一起使用,以免使自己暴露在超劑量輻射的危害之中。特別是電視、電腦、冰箱等電器更不宜集中擺放在臥室里。

3.各種家用電器、辦公設備、移動電話等都應盡量避免長時間操作。如電視、電腦等電器需要較長時間使用時,應注意至少每1小時離開一次,采用眺望遠方或閉上眼睛的方式,以減少眼睛的疲勞程度和所受輻射的影響。

4.當電器暫停使用時,最好不要讓它們處于待機狀態,因為此時可產生較微弱的電磁場,長時間也會產生輻射積累。

6.居住、工作在高壓線、變電站、電臺、電視臺、雷達站、電磁波發射塔附近的人員,佩帶心臟起搏器的患者,經常使用電子儀器、醫療設備、辦公自動化設備的人員,以及生活在現代電氣自動化環境中的人群,特別是抵抗力較弱的孕婦、兒童、老人及病患者,有條件的應配備針對電磁輻射的屏蔽服,將電磁輻射最大限度地阻擋在身體之外。

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【關鍵詞】初中物理 電與磁 教學效果

中圖分類號:G4 文獻標識碼:A DOI:10.3969/j.issn.1672-0407.2017.09.185

物理是一門貼近于生活的學科,許多的物理現象對于人們來說都并不陌生。其中“電與磁”的現象在我們生活中無處不在,并且隨著社會科技的進步,在生活、通訊、娛樂等很多方面,人們都離不開“電與磁”。我們在開始真正學習物理這門學科的基本原理,是在初中物理課堂上就開始學習了。“電與磁”是初中物理課程中非常重要也是相對較難理解的知識點,合理地提高相關知識點的教學效果,能夠幫助學生們走進物理的殿堂,快速進入學習狀態,為今后更多更難的學習打下堅實的基礎。

一、為什么要提高初中物理“電與磁”知識的教學效果

(一)“電與磁”教學在初中物理中的重要性

物理與人類的生產生活,與社會和經濟的發展都有著十分緊密的聯系,盡可能多的掌握物理知識,也是我們為了今后更好地生活和工作需要打下的基礎。而在初中階段,學生初學物理的時候,帶領學生們走進物理的大門,將物理知識聯系生活中的實際應用,使學生盡可能地理解這些重要知識,是老師義不容辭的責任。雖然物理現象無處不在,人們也常常被生活中的物理現象所吸引,但是對于初中生的知識水平來說,物理現象背后的本質、原理卻是盲點、難點,這就需要我們老師來講解、引導學生理解物理的原理,透過現象看本質,不再是淺顯的看待物理問題。

自法拉第l現電磁效應以來,人們已經快速地走入了電氣化和電子電工的新時代?!半娕c磁”是一門主導生產技術的學問,在基礎物理學上一直保持著重要地位。電磁學是研究電磁相互作用規律的基礎科學,其中的電磁力也是迄今為止,自然界中發現的四種相互作用之一 ,并且是研究最廣泛的相互作用。學好電與磁的相關內容是今后學習其他科學和開展更加深入、更加廣泛的研究的基礎,掌握這門知識的重要性不言而喻。

(二)“電與磁”是初中物理中的重點、難點

電與磁所要學習的內容主要是電流、電場、磁場等,有關“場”的概念,長久以來都是學生們理解的重點和難點所在?!皥觥笔强床灰娒恢终鎸嵈嬖诘?,它是能量的而一種形式,場的存在由其中產生的一些現象反映出來,如此模糊的概念往往對于初接觸物理的初中學生來說,是十分難以接受和理解的。而這樣的知識點,老師如果只是說說原理、講講理論,就會顯得課堂蒼白無力,無法吸引學生的注意,課堂教學效率大打折扣,學生若是不能再初中階段牢牢掌握有關電磁的知識,今后高中甚至大學在學到物理以及相關的電子電工、信息與通訊等學科時,將面臨更大的難題,最終導致一些不可挽回的后果。

二、如何提高初中物理“電與磁”知識的教學效果

電與磁在初中物理教學中的重要性十分突出,然而其又是難點所在,是許多學生物理知識中的薄弱部分。提高關于電與磁的教學效果有重要意義,也勢在必行。

(一)巧用情景教學,吸引學生注意力

將情景教學帶入到課堂當中是一個新的趨勢,尤其是對于物理這樣的與實際聯系緊密,往往是需要透過某些現象來反映本質的學科,情景教學更是能夠直觀地將書本上的知識呈現在學生面前。那么如何設置情景教學就是一個突破點。情景教學是通過老師巧妙的安排,通過實驗操作、音畫效果、動作模擬等,創造出一種生動的、活躍的課堂氣氛,激發學生學習的興趣,同時也可提高學生的動手實踐能力。在初中物理“電與磁”內容的教學中,涉及到很多可以通過試驗來揭示原理的內容,比如證明電流周圍存在磁場的奧斯特實驗、探究電磁感應的法拉第實驗,還有證明導體在磁場中受到力的作用會發生運動的現象。這些現象若是只通過書本上或者老師課件上的幾張圖,是不能形象地表示出這些物理過程的變化動態的,若是老師真正制作了相關的動態圖畫、視頻或者教具,例如:自制一套奧斯特實驗裝置帶入到課堂上,將通電導線放在小磁針上方,讓同學們親眼見到小磁針發生偏轉,以此提問學生為什么會發生這樣的現象,從而引發學生思考,引出接下來要講的理論知識。而學生對自己所見所聞的東西,也會有更加深刻的印象,這不僅對幫助學生理解所學知識有所幫助,還能幫助學生快速將知識點牢牢記住,從而讓老師能夠盡量快的授萬知識點,流出更多的時間進行答疑解惑、拓展新的知識點和幫助同學們復習。

(二)知識點生活化,從生活走進物理

通過一些能看得見摸得著的教具和音畫媒介,將一些電磁相關效應呈現在學生面前,無疑是一種好的教學方法,但是這樣做也只是把一些名實驗直觀表達出來,這樣也會顯得所講所學都是書本知識,有一些紙上談兵的意味。但是若能夠將這些實際比較淺顯的知識點不僅通過一些媒介呈現,還應結合到實際生活應用和現象當中。具體的可以是由老師,就現實生活中,大家能夠常常接觸到或觀察到的現象提出一個有引導性的問題,讓學生去探究其本質原因,從而通過自己的探索,了解到其中的物理原理。例如:提問學生為什么秋冬季節脫下毛衣時會有爆裂聲、為什么用手觸摸門把手時會有觸電的感覺,通過這些生活細節,激發學生的興趣,引領他們主動去探索生活現象的本質,從而發現摩擦生電而產生靜電的原理。老師還可以設計一些可以通過生活常見的物品,就能夠做出的簡易實驗,讓學生自己從生活中找出有關的物理知識。例如:讓學生將磁鐵置于紙板下面,在紙板上撒上鐵粉,就會觀察到在磁鐵兩端的鐵粉自動匯集成幾條相連的線圈,這就揭示了磁場的存在。這樣既可以讓學生強化對物理原理的認識、理解和記憶,還可以讓同學們在課上復述自己觀察到的現象,也能鍛煉學生對物理現象的表達能力,同時也可作為學生在物理學科上的課外拓展。

電生磁范文4

關鍵詞:計算機 電磁輻射 危害 防護

一、概述

電磁輻射就是能量以電磁波形式從輻射源發射到空間的現象。對我們生活環境有影響的電磁輻射分為天然電磁輻射和人為電磁輻射兩種。大自然引起的如雷、電一類的電磁輻射屬于天然電磁輻射類,而人為電磁輻射污染則主要包括脈沖放電、工頻交變磁場、微波、射頻電磁輻射等。

目前,能造成大面積污染的人為電磁輻射主要有高壓輸配電系統、發射設備、微波設備、家用電器、計算機等等。其中高壓輸電系統的電磁輻射強度最大,對人體的危害最明顯。為了保障從業者的健康,在輻射環境下的工作時間有著嚴格的限定。相比之下,諸如彩電、手機、微波爐、空調機、電冰箱、計算機等等家庭必需的電氣設備所影響的人群更廣泛。在上述常見的電氣設備中,與人們工作、生活息息相關的計算機更值得關注。許多上班族和沉迷于網絡世界的網蟲每天面對計算機的時間往往超過8小時。而計算機本身就是一個不可小覷的輻射源:微處理器、主板、顯卡、聲卡、內存、硬盤、光驅、顯示器、USB接口等主要部件在工作時都會向外界輻射電磁能量。計算機所產生的電磁輻射,對那些長期接觸計算機的人的身心健康有不小的危害。

二、計算機電磁輻射的危害

計算機已成為現代社會的各行各業和千家萬戶不可缺少的一部分,它給人們的工作、學習、生活帶來了極大的方便。但計算機造成的疾病也與日俱增,嚴重的影響了人們的身心健康。“計算機病”的癥狀表現為神經衰弱綜合癌(頭暈、頭痛、疲勞、失眠或噩夢、記憶力減退、情緒低落等)、肩頸腕綜合癥(骨骼不適、手指麻等、感覺異常、震顫、有壓痛),以及腰背酸痛、抗病能力降低、易感冒等。許多人連續注視計算機屏幕,長時間近距離盯著閃爍的熒光屏,易使眼睛充血、干燥、怕光,嚴重者還會使眼球視網膜的感光功能失調,晶體受損,暗適應能力降低,造成視力減退,甚至可導致微波自內障、夜盲癥等。如人體受輻射還可導致人體循環系統異常,男性生殖能力下降,人體激素分泌異常等。孕婦、兒童、心臟起搏器佩戴者和老人是電磁輻射的易感人群,而心臟、眼睛和生殖系統等是電磁輻射敏感器官。近年來的畸形兒出生率和兒童的白血病增多,都與電磁輻射有著很大的關系。

三、計算機輻射的主要來源

計算機的微處理器、主板、顯卡、聲卡、內存、硬盤、光驅、顯示器、USB接口等主要部件在工作時都會向外界輻射電磁能量。根據有關數據表明,我們所受到的輻射大部分來自顯示器和主機。

顯示器又分為CRT顯示器和LCD顯示器。CRT顯示器通過電子槍發射電子束實現畫面顯示,對外發射電子本身就會產生嚴重的電磁輻射,盡管厚厚的含鉛玻璃屏幕可在一定程度上阻隔輻射,但仍然有不少電子穿透阻隔層而直接照射到使用者。所以,如何削弱這部分輻射至關重要。

按照物理學的定義,來自CRT顯示器的輻射傷害主要可分為光輻射、低能x射線、無線電場、靜電場和低頻電磁場。其中光輻射為電子槍打在屏幕背后熒光層而發出的可見光和少量紫外線,只有少量的紫外線會對人體造成危害。X射線由電子束碰撞陰極射線管的內部前屏所產生,但因為能量極低,其輻射程度也可忽略不計。無線電場主要從CRT的控制電路部分發出,強度非常弱,經過短距離后基本上就衰減到零。靜電場則是從CRT電子槍內部的加速電場所產生,最直接的體現就是會讓屏幕吸附灰塵。而被認為對人體健康損害最嚴重的應該是低頻電磁場,它主要由顯示器的電源部分(高壓包)和垂直/水平掃描電場所產生,電磁場頻率在5Hz~400kHz之間。

LCD電磁輻射相對低很多。從原理上說,LCD顯示器以液晶材料作為光線通過的開關來控制光線照射屏幕,進而獲得畫面輸出。而這個過程并沒有涉及紫外線、靜電場、高壓電源等容易產生輻射的部件,因此從這個方面考慮可以說LCD正面幾乎是零輻射。另外,LCD和CRT顯示器一樣,機內同樣需要一個高壓電源,只是電源驅動的并不是電子槍,而是LCD背光模組中的冷陰極熒光管。此種熒光燈管其實和我們常見的日光燈一樣,都需要較高的電壓才能驅動,只是點亮之后電壓會迅速回落到較低的水平。因此,LCD的電源只需要維持一定時間的高壓狀態(可達到l000V),然后轉為常壓甚至低壓狀態,而不必像CRT顯示器的高壓包一樣始終得保持高電壓狀態。因此相對而言,LCD顯示器電源部分對外輻射的低頻電磁波會比CRT要弱很多,加上LCD的擺放位置往往貼近墻面.所以不會背對著人體,這種輻射對人的影響可減弱到零。

顯示器之外,第二輻射源就是主機。眾所周知,金屬機箱對電磁輻射可起著屏蔽的作用,但不同材料,不同設計、不同工藝的機箱的防輻射能力并不相同,如果設計不良,主機外泄的電磁輻射仍可能超標。

首先,機箱的材料至關重要,目前大多數機箱都是使用鍍鋅銅板,它可起到良好的屏蔽效果。不少高檔機箱采用更輕的鋁合金材料,同樣具有良好的防輻射能力。材料僅是防輻射要求的基本方面,更關鍵的地方在于機箱制造工藝,只有模具精細,制造工藝好的機箱才會具有良好的電磁屏蔽效果。這方面主要體現在機箱面板、前置接口,后側擋板及其他所有存在任何接縫的地方,劣質機箱與優質機箱在這方面差異甚大,前者的接縫處通常很不嚴密,設計、制造過程中都沒通過輻射實驗室進行嚴格檢測、電磁輻射外泄情況嚴重。尤其是在前置接口方面,電磁輻射很容易就直接影響到用戶。而優質機箱在這些細節都比較嚴謹,基本不存在接縫不夠密合的問題,樣品制造出來后都必項在電磁實驗室中測量輻射是否達標,選標之后方可進行大批量制造。

四、計算機輻射的防護措施

為了盡可能的降低計算機所產生的電磁輻射對人體帶來的額危害,可以根據情況采取下列措施。1.避免長時間連續操作計算機,姿勢合適,保持眼睛和屏幕的局里;2.保持室內舒適的溫度和清潔的空氣等;3.室內光線要適宜,不可過亮或過暗;4.使用玻璃或者高質量的塑料濾光器;5.注意保持皮膚清潔,保持室內通風;6.平時飲食應選擇富含維生素類的食品,保持營養以降低輻射的危害;7.使用計算機時,調整好屏幕的亮度,一般來說,屏幕亮度越大,輻射越強,但也不可調的過低,以免造成眼睛疲勞。

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關鍵詞:不接地系統 鐵磁諧振 過電壓 防止對策

1、事故經過

2009年7月30日00:17浮石水電廠中控室電鈴告警,“#1主變低壓側接地”光字牌閃亮,“#1G后備保護4GP”光字牌閃亮,1#G保護屏NAS-928B出現“TV斷線”光字牌亮告警,NAS-928A出現“定子接地1”和“TV斷線”光字牌亮告警,#1G定子基波零序電壓I段動作,定子基波零序電壓為104.18V,監控電腦機端電壓在“10.04~9.40KV”之間波動,切換發電機定子電壓AN=BN=CN=7.5KV,用萬用表測量912TVAB=97KV,AC=98KV,CA=98KV,AN=76KV,BN=78KV,CN=80KV,檢查#1G發電機和41T廠變均無發現異常。

00:35運行人員斷開941QF開關,廠用400VI、II段聯絡運行,“#1主變低壓側接地”光字牌自動復歸,人為復歸1#G保護屏光字牌正常,檢查1#G保護屏各保護量數值正常,三相電壓正常。事后運行人員對41T廠變進行測絕緣正常,為了確保安全,運行人員未對41T進行恢復送電,白天維護人員對41T廠變及其高壓設備進行檢查、清掃,未發現明顯的接地點和放電現象,測其絕緣正常,并對41T恢復送電正常。

事后查看#1G保護屏事件記錄:00:17“TV斷線”動作,“定子接地基波1段”動作,機端電壓A相,B相,C相分別為90.55KV,71.61KV,39.48KV,AB相,BC相,CA相分別為112.44KV,110.15KV,91.17KV,機端自產零序電壓為107.6KV,機端開開囗三角形電壓為60.05KV,定子基波零序電壓為104.18V;00:35“TV斷線”返回,“定子接地基波1” 返回,機端電壓A相,B相,C相分別為67.95KV,57.15KV,74.19KV,AB相,BC相,CA相分別為104.94KV,113.76KV,127.09KV,機端自產零序電壓為7.21KV,機端開開囗三角形電壓為4.23KV;定子基波零序電壓為13.65V。

2、單相接地與電壓互感器諧振

2.1 單相接地

在中性點不接地系統中,當系統發生單相接地故障時:由于系統的線電壓大小和相位差不變,對設備的運行無任何影響,系統仍可在故障狀態下繼續運行一段時間。但非故障相通過接地點的電流是系統正常時對在電容電流的三倍,對地電壓升高√3倍達到線電壓,影響系統設備的絕緣性能和使用壽命,所以必須迅速檢查,以免非故障相絕緣薄弱的地方損壞,造成相間短路,擴大事故。

2.2 電壓互感器諧振

在正常運行時,各相勵磁電感相等,故三相對地負載是平衡的,電網中性點電位為零。當電網發生擾動,例如斷路器突然合閘,或者線路發生單相接地或單相接地消失的瞬間等,如系統發生單相接地故障時,由于故障點流過電容電流,此時電壓互感器的勵磁阻抗很大,故流過的電流很小,一旦接地故障點消除,非接地相在故障期間已充的電荷只能通過電壓互感器高壓線圈經其自身的接地點接入大地。在這一瞬間電壓突變過程中,電壓互感器高壓線圈的非接地兩相的勵磁電流就要突然增大,甚至飽和、造成鐵磁諧振。由于接地電弧熄滅時間不同,故障點的切除就不一樣。因此,不一定在每次出現單相接地故障時,電壓互感器高壓線圈中都要產生很大的激磁電流。但都可能激發起鐵磁共振現象。由于對地電容和互感器的參數不同,可能產生基頻、分頻、高頻等各種頻率的鐵磁諧振現象。由于虛幻接地的干擾,誤導了運行人員的操作和事故分析,往往反復查找測試又找不出接地點,延誤了設備的事故處理和恢復正常運行。

基波諧振:系統二相對地電壓升高,一相對地電壓降低。中性點對地電壓(可由互感器輔助繞組測得電壓)略高于相電壓,類似單相接地,或者是二相對地電壓降低,一相對地電壓升高,中性點有電壓,以前者為常見。

分頻諧振:三相電壓同時升高(一般上升到1.2—1.5倍的相電壓),線電壓沒有變化。中性點有電壓,這時電壓互感器一次電流可達正常額定電流的30~50倍以致更高。中性點電壓頻率大多數低于1/2工頻。

高頻諧振:三相電壓同時升高,中性點有較高電壓,頻率主要是三次諧波。

3、事故分析

浮石水電廠10.5kV系統為小電流接地系統,母線TV(951TV)和發電機出囗TV(912TV)均為JDZJ-10系列電磁式互感器(勵磁專用911TV型號為JSJB-10),其一次繞組接成星型,中性點直接接地?!?1主變低壓側接地”和“#1G定子接地1”信號分別由951TV和912TV供給。其一次接線如圖1所示。

在正常運行條件下,勵磁電感L1=L2=L3=L0,故各相對地導納Y1=Y2=Y3=Y0,每相對地總阻抗相等,三相對地負荷是平衡的,電網的中性點處于零電位,即不發生位移現象。

從事故過程可知,由于#1主變低壓側與#1G出囗母線相連, 當C相發生接地,同時出現“#1主變低壓側接地”和“#1G定子接地1”告警,當接地消失的瞬間,C相對地電壓瞬間升高,這使得C相互感器的勵磁電流突然增大而發生飽和,其等值勵磁電感L3相應減小,以致Y3≠Y0,這樣,三相對地負荷變成不平衡了,中性點就發生位移電壓。對地三相回路中的自振頻率接近于電源頻率,這就產生了嚴重的串聯諧振現象,中性點的位移電壓(零序電壓)急劇上升,出現虛幻單相接地故障,所以“#1主變低壓側接地” 和“#1G定子接地1”告警仍不能復歸。但由于出現分頻諧振,三相對地導納相互補償,Y1+Y2+Y3=0,中性點出現嚴重的位移電壓,所以出現線電壓平衡,而三相對地電壓同時升高至7.5KV的現象;當運行人員斷開941QF開關時,由于系統運行方式改變,網絡的參數被改變,諧振條件破壞,三相對地電壓恢復正常,所以“#1主變低壓側接地”和“#1G定子接地1”光字牌復歸正常。

4、在中性點非直接接地的系統中,對于諧波過電壓,可采取下列措施

(1)采用品質好,技術性能優,鐵心不易飽和的電壓互感器或只使用電容式電壓互感器。

(2)在電壓互感器開口三角側加裝消諧器。

(3)必要時可采用改變操作順序,以避免操作過程中產生諧振的條件。如對母線合閘充電操作時,事先投入某些線路或變壓器等設備,以破壞諧振匹配的條件。或合閘充電前先斷開母線TV,相當于斷開了諧振電感L,待充電正常后再投入。

(4)對發生的諧振系統,改變其運行狀態:即改變系統的參數使L—C不再匹配,破壞諧振條件,如投或切一個負荷設備,改變系統運行方式等都可以達到消諧的目的。

電生磁范文6

摘要:采用瞬變電磁法(TEM)在河南省新密市境內探查一一井煤礦采空區積水分布情況、斷層等構造的含導水性情況及二1煤底板的富水性情況,為礦井防治水工作的合理實施提供依據。

關鍵詞:瞬變電磁法;一一井煤礦;采空區

Abstract: The transient electromagnetic method(TEM)is used in Henan Province Baofeng Shengyuan coal to explore the goaf water distribution. Besides, we could learn about the water contain in fault. The application of TEM provides scientific basis for water-control.

Key words: transient electromagnetic method;YiYi Jing Coal;goaf

鄭煤集團(汝州)復盛礦業有限責任公司是鄭煤集團一座資源整合礦井,區內老礦井較多,開采時間較長,對礦井的安全生產造成極大的隱患。

1瞬變電磁法勘探原理

瞬變電磁法屬于時間域電磁法,以通電導線為場源,激勵并探測目的物感生的二次電流,在脈沖間隙測量二次場隨時間的變化響應,以此判斷地下是否存在多層采空區,具有分辨率高、受地形影響小、工作效率高、靈敏度高、能穿透高阻覆蓋層等優點。[1]

瞬變電磁法(簡稱TEM)是利用不接地回線或接地線圈向地下發送脈沖電流,以激勵探測目標體感應二次電磁場,脈沖間歇期間,利用線圈或接地電極觀測二次場隨時間變化的響應。瞬變電磁的基本原理見圖1,工作時,首先給發射線框供一直流電流,然后突然切斷電源。線框內的電流將發生一個突變。根據麥克斯韋電磁理論,發射機電流突然降到零的過程中,將在發射線框附近產生一次脈沖磁場,該一次磁場又在地下產生感應渦流場,并產生衰變的二次磁場,隨時間的推移不斷向下、向外擴散。這種變化的電場和磁場交替產生,由近及遠,擴散的速度與地下巖層的電阻率有關,不同時間擴散到不同深度。低電阻率地質體如導水斷層、富水區、金屬礦體等能引起較強且衰減慢的二次渦流場,而貧水區等高阻體引起較弱且衰減快的二次場。由于早期信號反映淺部地電特征,晚期信號反映較深部地電特征,這就可以達到測深的目的。[2]

2在復盛煤礦探放水中的應用中取得的地質成果

本次勘探施工區域面積約0.2 km2,野外工作采用二維測網布置為20(m)×20(m),即線距20 m,點距20 m,在測區范圍內共布置測線23條,每條測線上坐標點不等。檢查點按10%考慮,共設計工作量約為454個物理點。

瞬變電磁勘探施工采用規則測網觀測系統,施工方法選擇分辨率高的中心感應裝置,采用360 m×360 m的單匝回線發射,有效面積200 m2中心探頭進行接受采集,供電電流12安培以上,以每一發射回線中間1/9面積所包含的測點范圍內施工。

2.1視電阻率(ps)擬斷面圖反映特征

7線、8線ps擬斷面圖反映了這兩條測線剖面電性分布特征(圖2),縱向上視電阻率值有高——低——高的趨勢,與實際地質層位的電性分布規律是一致的,從總體上看,斷面圖視電阻率等值線分布變化劇烈,一是因為采空區塌陷造成的地層分布不連續引起的,二是受高壓線影響造成的。從圖上看,7線在14~18號測點之間及27~31號測點之間,8線在13~19號測點與27~31號測點之間有低阻異常區分布。

2.2平面圖反映特征

在視電阻率異常平面圖上,若地層含有相對低阻富水區和含、導水構造時,電性均勻分布規律被打破,反映在平面圖上為低阻異常區呈現視電阻率值減小,等值線扭曲、變形為圈閉或呈密集條帶狀等。在上面的富水異常平面圖上則低阻異常區更為直觀,表現深灰色。

圖3為二1煤附近視電阻率分布平面。阻異常區主要有:異常1、異常2和異常3。異常1位于測區東南部,大致于7~15線的11~31號測點之間,異常分布范圍大,異常強度相對較強,分布區域煤層底板等高線扭曲、變化劇烈,有大面積采空區存在;異常2位于測區中部,大致在16~24線的23~28號測點之間,異常分布范圍相對較小,異常強度較弱,也有采空區分布;異常3位于測區西北部井田邊界附近,異常范圍小,異常強度弱,也有采空區存在。

3評 價

3.1異常區評價

異常1在7線~15測線ρs擬斷面圖上都有分布,在各個層位異常平面圖上分布都較強。異常1區域內有大面積采空區分布,但從異常分布形態、分布特征和采空區特征看采空積水區范圍不會很大,從構造上看該區域有一條較大逆斷層分布,斷層上盤地層推覆在下盤地層之上,造成該區域地層分布組合相比其他區域發生了較大變化,造成斷層帶電性分布大范圍的變化,引起了整個斷層帶的低阻異常反映。

異常2分布范圍不大,異常強度較弱,在16線~23測線ρs擬斷面圖上都有分布。異常2區域內有12011工作面采空區分布,且異常區域內從二1煤底板等高線看變化平穩。異常2應為12011工作面采空區局部積水引起的。

異常3位于測區西北部,分布范圍不大,異常強度較弱,異常區域內有采空區分布,且異常區正好分布于采空區低洼處,從采掘工程平面圖看地層分布平緩,無其它構造分布。所以異常3是采空區低洼處積水引起的。二1煤下80m的異常4為二1煤底板下局部地層裂隙富造成的。

3.2采空區積水評價

瞬變電磁法對含、導水構造等低阻體反應敏感,而不含水的采空區大多是高阻,所以采用瞬變電磁法可以較為準確地圈出含水構造和積水采空區的邊界和范圍:異常1無法排除異常區域內局部積水的可能性;異常2應為12011工作面采空區局部積水引起的;異常3是采空區低洼區域積水引起的。

4結論與建議

通過本次電法勘探工作,基本查明了測區內二1煤層及其頂底板富水異常區、采空積水區的分布范圍和相對強度、斷層等構造的含導水性等。測區內共發現4個低阻異常區:異常1范圍內采空區局部區域有積水的可能性;異常2應為12011工作面采空區局部積水引起的;異常3是采空區低洼處積水引起的;異常4為二1煤底板下局部地層裂隙富造成的。

為保證井下采煤生產的安全,建議加強采掘前礦井水文物探工作,特別是在生產場地接近異常部位時應邊探邊掘,隨時觀察記錄水文地質條件變化情況,以便實施針對性更強和更有效的防治水技術措施。

參考文獻

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