煤矿深部采区岩层富水性短偏移距瞬变电磁法探测

煤矿深部采区岩层富水性短偏移距瞬变电磁法探测

李功强;程久龙;高峰;徐富文;陈潜;刘欢

【摘要】This paper studied the theory and application of transient electromagnetic method (TEM ) with short-offset grounded wire source to detect the hydrogeological conditions in the deep strata .It introduced the basic principles and working method of TEM with short-offset grounded wire source based on induced eddy current field .Combined with an application of detecting strata water-bearing property of deep coal mining area in one coal mine ,it analyzed the geophysical characteristics of exploration area ,and the geological effects and reliability of TEM which use electrical source short-offset mode in detecting strata water-bearing property of deep coal mining according to apparent resistivity and depth fine data processing . This detecting reached 1500m in depth using short-offset of 1000m .The results showed that short-offset TEM can detect strata of greater depth and have better effects in detecting strata water-bearing property in deep coal mining area .%为了解决矿井深部岩层水文地质条件的探测，论文探讨了接地线源短偏移距瞬变电磁法的理论及应用。论文介绍了基于感应涡流场电性源短偏移距瞬变电磁法的基本原理和工作方法，结合某煤矿深部采区岩层富水性探测，分析了测区地层的地球物理特征，在视电阻率和深度精细计算处理的基础上，详细分析了瞬变电磁法采用接地线源短偏移距装置进行大采深岩层富水性探测中的地质效果和可靠性，实现了采用1000m的短偏移距达到1500m的探测深度。研究表明，电性源短偏移距瞬变电磁法在探测深部采区岩层富水性方面具有探测深度大和地质效果好的特点。

【期刊名称】《中国矿业》

【年(卷),期】2013(000)010

【总页数】4页(P131-133,140)

【关键词】瞬变电磁法;接地线源;短偏移距;富水性;深部采区

【作者】李功强;程久龙;高峰;徐富文;陈潜;刘欢

【作者单位】新汶矿业集团有限责任公司华丰煤矿，山东泰安271413;中国矿业大学北京煤炭资源与安全开采国家重点实验室，北京100083;中国矿业大学北京煤炭资源与安全开采国家重点实验室，北京100083;中国矿业大学北京煤炭资源与安全开采国家重点实验室，北京100083;中国矿业大学北京煤炭资源与安全开采国家重点实验室，北京100083;中国矿业大学北京煤炭资源与安全开采国家重点实验室，北京100083

【正文语种】中文

【中图分类】TD745+.21;P631.4

煤炭作为我国的基础能源，其安全高效开采煤炭是十分必要的。矿井水害是矿山建设与生产过程中的主要灾害之一。由于我国煤矿开采水文地质条件的复杂性，长期以来矿井水害事故给人民生命财产造成重大损失。特别是近几年，随着煤矿开采深度和强度的加大，受矿井水害威胁日趋严重，突水事故发生的频率也在不断增加。可见矿井水害仍是煤矿安全生产的重大隐患。为了保证矿井工作面的安全开采，对煤系地层含水层的富水性进行探测，确定岩层的富水状况对保障煤矿安全开采具有十分重要的意义［1］。

常规的地面探测深部（指深度大于800m）岩层富水性的地球物理方法主要有大地电磁法（MT）、可控源音频大地电磁法（CSAMT）和瞬变电磁法（TEM），因

煤矿区工业电干扰严重，电磁类探测方法地质效果不理想［1］。相比而言，因瞬变电磁法探测低阻体灵敏，探测效果较好，但以回线源为主的瞬变电磁法探测深度有限，难以满足深部岩层水文地质条件的精细探测［1］。早在20世纪30年代，前苏联科学家提出瞬变电磁法勘探，当时采用的是远区工作模式。1933年

L.W.Blau最先提出利用供电偶极电流脉冲激发时域电磁场。到20世纪50～60年代，原苏联科学家成功地完成了瞬变电磁法的一维正、反演，建立了瞬变电磁法的解释理论和野外工作方法之后，瞬变电磁法开始进入实用阶段。20世纪60年代

以来，利用收发距远远小于期望探测深度进行勘探有了一个快速的发展。随之，“短偏移”、“晚期”、“近区”等技术研究迅速发展起来［2］。美国等西方国家在20世纪70～80年代之间，短偏移法一直处于研究和试验阶段，未被广泛运用，而长偏移法已得到了应用，特别是在地热调查和地壳结构的调查中［2］。20世纪80年代后瞬变电磁法从最初的金属矿勘查扩展到了构造地质调查、水文地质及各种工程地质等领域。国内的瞬变电磁法研究从20世纪80年代初开始，在理

论方法、仪器方面做了一定的工作，目前已建立了比较完整的一维正、反演及方法技术理论，在矿产普查、水文和工程地质调查等领域开展了较多的应用研究［3］。

1 电性源短偏移距瞬变电磁法的理论基础

电性源瞬变电磁作为时间域电磁法的一种，它利用接地点电极通以脉冲电流而在地下建立起一次脉冲磁场，在一次磁场间歇期间，在时域接收感应的二次电磁场。在20世纪60年代初最早发展起来的远区模式长偏移距离法LOTEM（Long Offset Transient EM），要求收发距离大于4倍的目的层的深度，工作时间属于波区，

也称为固定源建场法。其响应曲线简单，与频率域方法基本相似。对于长偏移距离法，由于其收发距离较大，可能跨越几个构造单元，由于地质构造和地形起伏带来