瞬变电磁法在煤矿井下探测中应用
瞬变电磁法在钻井探测中的应用
瞬变电磁法在钻井探测中的应用王丽红，肖宏跃，卜 璐，贺 月（成都理工大学地球物理学院，四川 成都 ６１００５９）摘 要：该文介绍了瞬变电磁法（ＴＥＭ）的基本原理及其在钻井探测中的应用。
通过工程实例的说明，证实了瞬变电磁法是一种快速，有效的矿山地质物探方法。
由于其穿透能力强、分层能力强、受随机干扰小、信息丰富、分辨率较高、探测深度深等特点，使其在矿井深部地区的探测中得到了广泛的应用。
关键词：瞬变电磁法（ＴＥＭ）；钻井探测；地质勘查中图分类号：Ｐ６３１．３２５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０１９）１６－０１８３－２Application of Transient Electromagnetic Method in Drilling ExplorationWANG Li-hong, XIAO Hong-yue, BU Lu, HE Yue（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｇｅｏｐｈｙｓｉｃｓ， Ｃｈｅｎｇｄｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００５９， Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｍｅｔｈｏｄ （ＴＥＭ） ａｎｄ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｅｘａｍｐｌｅｓ ｐｒｏｖｅｓ ｔｈａｔ ＴＥＭ ｉｓ ａ ｆａｓｔ ａｎｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｍｉｎｅ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ａｎｄ ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｇ． Ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｉｔｓ ｓｔｒｏｎｇ ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ ａｂｉｌｉｔｙ， ｓｔｒｏｎｇ ｓｔｒａｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｂｉｌｉｔｙ， ｓｍａｌｌ ｒａｎｄｏｍ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ， ｒｉｃｈ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ， ｈｉｇｈ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｅｐ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｄｅｐｔｈ， ｉｔ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｄｅｅｐ ｍｉｎｅ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ．Keywords: Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｍｅｔｈｏｄ （ＴＥＭ）； Ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ； Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ矿山地质勘探与工程施工中经常会遇见不良地质现象[1]。
浅谈瞬变电磁法技术在矿井探放水中的应用
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２ 矿 井水文 地质， 地 伏不大， 虽地面蓄水不多， 但小煤窑 乱采 乱挖 ， 有 的越界开采破坏严重。 矿 区含 水地 层 有 三 层 ， 第 一 层 为 下 三 叠 系 大 冶 灰 岩 为 裂 隙 间 水 ， 含 水 性甚小 ， 第二层 为上二叠耒 耙 口矿 质页岩 ， 为风化 裂隙水 ， 含水 性微 弱， 第三层为下 叠系 ， 栖霞灰岩 ， 卡斯特现象发育溶洞 多， 但上距 可采煤 层 垂距大 ， 对 开采无影 响。 矿井水主要是老窿水、 老采空区积水 、 大气降水及地面渗透水 。 矿井 周边 老隆多， 采 空区面积大 ， 大气降水沿老隆从老采区裂隙渗透到井下 ， 所以矿井水 量逐年增大 ， 涌水量与降雨量密切相关 。２ ０ １ ０年正常涌水量 为５ ９ ０ ｍ３ ／ ｈ ， 最小涌水量为 ３ ５ ０ ｍ３ ／ ｈ ， 最大涌水量为 ３ ３ ０ ０ ｍ３ ／ ｈ 。近 年 来 由于 小煤窑的开采影 响矿井涌水量逐年递 增。
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３ 瞬 变 电磁 法基 本原 理
我们使用 的是 Ｔ Ｅ ＭＨＺ ７ ５矿用本安型瞬变 电磁仪 ，其勘探原理是利 用人工操作在 发射线圈加 以脉冲电流， 产生一个瞬 变的电磁场 ， 该磁场 垂直发射线 圈向两个方 向传 播， 通常是在地面布 设发射线 圈， 依据半空 间的传播原理， 把地面 以上 的忽略 。当磁场沿地表 向深部传播， 当遇到不 同介质时， 产生涡流场或遵照量子力学原理使活泼的碱金属产生能级跃 迁或使含有大量氢 原子 的液体 的氢原子核沿磁场方 向产生定 向排列 。当 外加的瞬变磁场撤销后 ， 这些涡流场的释放或者活泼 的碱金属要恢复原 有的能级 ， 释放跃迁产生能量 。以及含有大量氢原子的液体的氢原子核 恢复原有的排列时， 均 以磁场的形式释放所获 的能量 。利用接 收线 圈测 量接收到的感应 电动势 。该 电动势包含 了地下介质 电性特征 ， 通过种种 解释手段 （ 一维反演 ， 视 电阻率等） 得 出地下岩层的结构 。 瞬变 电磁法对在高阻区域 中寻找低阻异常体十分有效 ， 结合 当地 的 地质条件 分析测区 内煤层顶 板上方含水体 的性 质、 富水性 的大小、 空 间 形态以及分布范围， 为防治水 工作提供准确可靠的依据 。
矿井瞬变电磁法在煤矿掘进工作面的应用
矿井瞬变电磁法在煤矿掘进工作面的应用摘要：矿井水害事故是煤矿“五害”之一，而在煤矿掘进工作面中的突水事故是典型的矿井水害事故，因此坚持预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采的煤矿防治水原则，其中“先探后掘”中的探即煤矿掘进工作面施工过程中在迎头利用直接或间接的方法向前一定范围内进行超前探测，能够清楚掌握煤矿掘进工作面迎头前方围岩的富水情况及隐伏构造情况，可以有效避免矿井水害事故发生，为煤矿安全生产提供有效依据。
关键词：矿井；瞬变电磁法；煤矿掘进；工作面；应用1瞬变电磁法基本原理瞬变电磁法(TransientElectromagneticMethod,简称TEM)是利用不接地回线或电极向地下发送脉冲式一次电磁场,用线圈或接地电极观测由该脉冲电磁场感应的地下涡流产生的二次电磁场的空间和时间分布,来解决有关地质问题的时间域电磁法,通俗来讲,一般情况下,不同地质体因自身特性差别,对电磁场的感应强弱会呈现区别。
矿井瞬变电磁法便是在井下巷道内的特殊空间利用发射线圈发射电磁场信号,激发探测方向内的地质体产生电磁场,并接收线圈接收地质体感应出的电磁场信号,利用电磁场信号强弱判断前方地质情况。
经过对采集到的数据进行后期处理,即可大致得出探测方向上地质体视电阻率的分布情况,从而准确判断出异常存在位置。
2工程实例探测地点为某煤矿24号层0片平巷掘进工作面，该掘进工作面为矩形半煤岩巷道卧底掘进，支护采用锚杆加钢带支护，顶板较完整，掘进过程中有淋水现象。
工作面测区内有部分金属装置和电缆等，会对数据采集产生一定的影响。
2.1数据采集根据探测需要及现场条件，现场布置3条测线，测线间距1m,每条测线布置7个测点，点间距1m。
本次矿井瞬变电磁法超前探测采用加拿大GEONICS公司的PROTEM-47HP瞬变电磁仪，该设备主要由两部分组成：信号接收部分(包括主机和接收线圈)和信号发射部分(发射机、供电机和发射电缆)。
采用发射机在后，接收机在前，同轴垂直接收数据模式。
矿井勘探中瞬变电磁法的应用
根 据 陷落柱 内部岩 块 压实 胶结 程 度和 水 文地质条件 ， 陷落柱分为两种类型 ： 可把 导水 型 、 水 型（ 陷 落柱） 水 型 陷落 柱又 可 不导 干 。导 分 为 ： 充水 型 和边 缘充 水型 。 全 陷 落柱 在形 成 过程 中 ，是 由下 而上 逐 渐 冒落 的 ，内部 空 间多 为较 周 围 岩层 时代 较 新 的岩 块或 第 四纪 的沉积 物充 填 ，在 层序 上 有 时有 一定 的顺 序 ，但 内部都 是 一些 杂 乱无 章
到 某一 岩层 ， 高度 只有数 十米 。 １ ＿ ３陷落 柱 的类 型
图 ２ 瞬 变电磁 法探 测方 向示 意
水 平南 辅助 运输 大巷 约 １ ０ ｍ处开 始 布设 测 ９ １ 点， ５ 每 ｍ一 个 ， 布 设 测点 ４ 工 ９个 ， 个 测 点 每 分 别进 行 了顺 层 、 顶板 何底 板 方 向的探 测 ， 实 测 １７ 物理 点 。 ４个 ３ ＿ ３测道 图
在 相 对富水 区 。
３４使用 公式 － 视 电 阻率计 算使 用 晚期视 电 阻率公 式 ：
Ｐ ＝ ／ ７ ［ ＃ Ａ ／ ｔＶ ｔ／ ） ｔ 。 ４ｒ ２ 。 ｑ ５ （ （） Ｉ ｔ ］
式 中 ：为 观测 时 间 ， ｔ Ａ为 发射 回线 面积 ， ｑ为探 头等效 ， （ Ｉ 归一 化感 应 电压 ， ） Ｖ ｔ 为 ） ／ ＝
证其 ｋ测 量 准确度 、 量企业 能耗 具有 重要 意 义。 计 关 键词 ： 电磁 流量 计 ； 铁 ； 感 器 钢 传
中 图 分 类 号 ： ４ ３２ ２ ，３ Ｕ ６ ．１ ＋３ 文献 标识 码 ： Ａ
引言
体 中产 生感应 电动 势 ， 应 电动势 Ｅ为 其感 Ｅ Ｋ ＵＤ ＝ Ｂ ＇ （ １ ） 过程 自动化对设备进行全面的信息监控 ， 将 式 中： Ｅ为感 应 电动 势 ， 即流量 信 号 ， Ｋ Ｖ； 图 １ 流 量 测 量 的 原 理 图 检测仪表系统采集 的高精度电磁流量计数据 为仪 表 常数 系 数 ； 磁感 应 强 度 ，； 测 Ｂ为 ＴＤ为 传送 到 中央 控制 室 。 量 管 的 内径 值 ， 为测 量管 界 面 的平 均 流 ｍ； ｍ／。 电磁 流量 计在 使 用过 程 中常 出现 一些 故 速 ， ｓ 障 ， 的是 由于仪 表本 身 元器 件损 坏 引起 的 有 如 图 １ 示 ，导 电性 液体 在垂 直 于磁 场 所 故 障 ， 的 是 由于 选 用 不 当 、 有 安装 不 妥 、 境 的非 磁性 测量 管 内流 动 ，且 与流动 方 向垂 直 环 条件 、 流体 特性 等 因 素造成 的故 障等 。 因此 ， 的方 向上 产 生与 流 量 成 比例 的感 应 电势 ， 设 合理 选择 与正 确 安装 电磁 流 量计 ，并 进行 有 置液体 的体积 流量 时 ， 式 （ 中 Ｋ ４Ｖ之 ） 则 １ ） ＝Ｐ（ Ｄ。 效维护， 对于保证测量准确度 、 提高使用寿命 在 管 道直 径确 定 ，磁感 应 强度 不变 的条 都是很 重 要 的 。 件 下 ，体积 流 量与 电磁 感 应 电势有 一 一对 应 的线性 关 系 ， 与 流体 密度 、 度 、 而 黏 温度 、 力 压 １ 电磁 流量 计 的原理 和结 构 １１主要特 点 ． 和 电导 率无 关 。 ｌ 电磁 流量 计 的流量 传感 器 － ３ 电 磁 流 量 计 是 利 用法 拉 第 电磁 感 应 定 图 ２流 量传 感 器示意 图 电磁 流造计 由流鲢 传感 器 和转 换器 两 大 律 ， 量导 电液 体 的流量 。 测 管 上下 装 有励 磁线 圈 ，通 过励 磁 电流后 产 生 它 的主要 特点 ： 量通 道是 光 滑直 管 ， 测 不 部 分组 成 。 易 阻塞 ，适 用 于测 量含 有 固体 颗粒 或纤 维 的 流 量传 感器 由以下 部 分构 成 ： 外壳 ， 路 磁 场穿 过 测量 管 ，一对 电极装 在测 量管 内壁 磁 与液体 相 接触 ， 出感应 电势 。 引 液 固二相 流体 ；不 产生 因检测 流量 所形 成 的 系统 ， 测量 管 ， 里 ， 衬 电极 。 传 感 器各 部分 的主要 功 能如下 ： 压力损失 ； 不受流体密度 、 、 黏度 温度、 压力和 传 感 器典 型结 构示 意 如 图 ２ 示 ，测 量 所
无线电波坑道透视及瞬变电磁综合物探方法在山西临县某煤矿工作面探测中的应用
无线电波坑道透视及瞬变电磁综合物探方法在山西临县某煤矿工作面探测中的应用摘要山西临县某煤矿一直开采5号煤层，采煤方法为走向长壁式，放炮落煤。
经多年开采，井田中部及南部5号煤层资源已枯竭。
现目前回采5号煤层西北部的工作面，根据有关“有掘必探”的有关规定及安全生产要求，在工作面回采前，对工作面内部进行物探，本次工作采用无线电波坑道透视及瞬变电磁综合物探方法，探查工作面内地质情况，为回采工作面安全生产提供了可靠的物探依据。
一煤矿位置概况矿井田位于山西省吕梁临县地区南东30km处，南北长约3.10km，东西宽约2.4km，面积7.4km2。
二矿区地质及水文概况1、井田地表均为黄土覆盖，根据钻孔揭露资料，井田内的地层从老到新依次为：奥陶系中统上马家沟组（O2s）灰色石灰岩，夹有泥灰岩，泥岩及石膏层；奥陶系中统峰峰组（O2f）浅灰－深灰色中厚层状石灰岩、角砾状泥灰岩，中下部含细晶－隐晶石膏及硬石膏矿。
；石炭系中统本溪组（C2b）泥岩，夹有石灰岩、砂岩、铝土岩、钙质泥岩、炭质泥岩；石炭系上统太原组（C3t）砂岩、泥岩、钙质泥岩、石灰岩、泥质灰岩及煤层，；二叠系下统山西组（P1s）砂岩、泥岩、砂质泥岩、泥岩和煤层；二叠系下统下石盒子组（P1x）灰色、深灰色砂岩。
粉砂岩与砂质泥岩，泥岩互层。
2、井田含水层主要为：松散岩类孔隙含水层、二叠系下统下石盒子组砂岩裂隙含水层组、二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层组、石炭系上统太原组石灰岩、砂岩裂隙含水层组、奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层；据以往资料推定井田内奥灰水水位标高为792.35－800.68m。
3、井田隔水层主要有：下石盒子组下部以深灰色泥岩为主的砂质泥岩互层地层；山西组泥岩；本溪组泥岩、粘土岩和铝土岩为主的地层，是奥陶系灰岩含水层上部之重要隔水层。
三物探工作方法的基本原理1、坑道透视法的工作原理电磁波在地下岩层中传播时，由于各种岩、矿石电性的不同，它们对电磁波能量吸收不同，低阻岩层对电磁波具有较强的吸收作用，当波前进方向遇到断裂构造所出现的界面时，电磁波将在界面上产生反射和折射作用，也造成能量的损耗。
瞬变电磁法在煤矿采空区勘探中的应用
瞬变电磁法在煤矿采空区勘探中的应用1方法原理1.1采空区地球物理特征岩层的差异造成了其不同的电性。
地下煤层在进行开采的时候因为各种原因，会形成一些空间，通过重力的持续影响，使得釆区上方的岩体出现一些破坏，也会产生一定程度上的转移,这一部分岩体的视电阻率就会比周围相岩层的电阻率高。
而几乎没有移动的岩体，裂隙数量就比较少，视电阻率的情况变化不大。
如果采空区的空隙被填满，就会出现很大程度的低电阻阻力，而一些较为悠久的老采空区一般就会出现这种情况，正在开采和开采时间并不长的崭新的采空区，相对而言高阻扭曲情况较多。
所以通过观测釆空区周围岩体的电性异常，也可以挑选更加符合实际情况的勘探方法，并且能够发现采空区的具体情况，为釆空区的处理提供一些基础条件。
1.2瞬变电磁法原理瞬变电磁法也可以被叫做时间域电磁法,其物理性质是由地质体电阻率差异决定的。
不接地回线或接地长导线供以双极性脉冲电流下，如果回线中的稳定电流因为一些情况停滞，发射回线中电流突变就会在这个区域内产生一次磁场。
一次磁场在运行时候过程中，如果出现地下良导电的地质体，就很容易在内部产生感应电流，也就是二次电流。
因为大部分导电地质体是非线性的，一次场如果突然消失，那么涡流就容易出现一个瞬变过程,这个过程的整体速度和导体的电性参数有着直接的关系,低阻地质体的感应二次场衰减速度相对比较缓慢，二次场电压比较高；高阻地质体感应二次场衰减所用的时间较短，二次场电压相对较弱，这种涡流瞬变的整个过程，在空间能够形成相应的瞬变磁场，也可以称为二次场。
按照接收线圈进行测试的二次场衰减曲线的具体情况，能够全面的判断地下地质体的电性，性质、规模和产状等，这样能够在很大程度上对类似于断层、异常区、异常积水区、陷落柱等缺陷制定相应的弥补手段。
2应用实例2.1地质与地球物理条件勘探地区属于比较典型的黄土高原地形地貌，该区域的黄土层相对较厚，地形波形相对较小；地表被长年累月的冲刷十分明显，冲沟很多。
瞬变电磁物理探测法在煤矿井下探测的应用
瞬变电磁物理探测法在煤矿井下探测的应用【摘要】瞬变电磁法和高密度电阻率法是目前应用于矿井工作面水文地质条件探测的主要水文物探方法，它们在工作面顶、底板岩层含水地质异常体、裂隙带富水性、导水通道、含水钻孔和含隔水层厚度探测等方面应用广泛。
本文介绍了瞬变电磁法在实际工程勘探中应用案例，该方法可以准确反映出巷道前方构造赋水状态，能为煤矿企业在生产过程中超前预测预报水患、导水构造和矿井防治水害防治提供技术依据。
【关键词】矿井瞬变电磁仪例子赋水状态1 引言鸡西矿区新发煤矿矿井水文地质条件复杂，水害严重，2011年该矿引进了YCS40-1型瞬变电磁测深仪，截止到2013年4月末共进行了127次物探工作，其中井下瞬变电磁法物探43次。
通过设计适合矿井巷道条件的装置形式，基本能探测出工作面煤层顶底板、回采煤层及巷道前方构造赋水状态。
特别在巷道掘进前方的赋水性预测、预报对巷道安全高效掘进和预防水害事故起着重要的作用，为煤矿企业在生产过程中超前预测预报水患和导水构造提供技术依据。
2 矿井瞬变电磁法井下现场工作方法矿井瞬变电磁法是在井下巷道中进行勘测的，考虑到井下巷道空间的限制，限制了发射装置的发射功率，因此采用了多匝一小回线装置，既可以在狭窄的巷道空间中方便的进行各种角度的旋转、位移，也增加了发射功率和探测深度。
在巷道迎头做超前探测具体施工时，测点在巷道迎头空间的布置（如图1）。
从巷道迎头的一侧开始，使发射、接收回线装置的法线垂直巷道侧面进行测量，然后旋转回线装置，使装置的法线方向与巷道的侧帮分别成一定、逐渐增大的夹角进行探测；当回线装置的法线方向与巷道迎头界面垂直时，根据其主迎头断面的宽度布置2～3个测点；到巷道迎头另一侧时再同刚才一样旋转回线装置，使回线装置的法线方向完成180°的旋转角度。
同时还可以将回线装置的法线方向分别向上和向下与水平面成大约45°角，然后在进行如上的旋转探测。
可以得到一个以巷道迎头位置为中心的，向掘进方向的成半球体探测范围，从而可以全方位的确定巷道前方及其周围是否有低阻异常的存在。
瞬变电磁法在煤矿防治水探测中的应用
瞬变电磁法在煤矿防治水探测中的应用王国霞（湖南省煤田地质局物探测量队株洲市 412003）摘要瞬变电磁法利用接收二次场，对含水低阻体具有较高的灵敏度，在矿山水文勘查中可把老窑采空区积水区和岩溶发育区的含水地质体找到。
成功地利用该方法在冷水江市某煤矿防治水探测的工程实例说明，瞬变电磁法在我省煤矿中具有较好的推广价值。
关键词瞬变电磁法煤矿防治水1 瞬变电磁法应用原理瞬变电磁法属于时间域电磁感应法，瞬变电磁法的勘探原理是利用不接地回线或接地线圈向地下发送脉冲电流,以激励探测目标体感应二次电磁场,脉冲间歇期间利用线圈或接地电极观测二次场随时间变化的响应。
工作时,首先给发射线框提供直流电流,然后突然切断电源。
线框内的电流将发生一个突变。
根据麦克斯韦电磁理论,发射机电流突然降到零的过程,将在发射线框附近产生一次脉冲磁场, 该一次磁场又在地下产生感应涡流场,衰变的涡流场又会产生衰变的二次磁场,并随时间的推移不断向下、向外扩散。
低电阻率地质体如导水断层、富水区、金属矿体等能引起较强且衰减慢的二次涡流场,而贫水区等高阻体引起较弱且衰减快的二次场。
二次场的本质特征是由探测目标的物理性质及赋存状态决定，时间早晚与探测深度具有对应关系：早期信号反映浅部地层、地质信息，晚期信号反映深部地层、地质信息。
一般来说，探测目标的几何规模越大、埋藏越浅、导电性越好，则二次场的信号越强、持续时间越长。
通过分析“二次场”的空间分布特性和时间特性，可以推测解释地层或地质目标体的几何和物性特征。
由于是在没有一次场背景的情形下观测纯二次场异常，因而异常更直接、探测效果更明显、原始数据的保真度更高。
其工作原理见图1-1。
t>0T X图1-1 瞬变电磁原理示意图图1-2 重叠回线装置示意图由于采用线圈接收感应电动势V2，故对空间的电磁场或其它人文电磁场（也就是通常所说的干扰）敏感。
为了减少此类干扰，采用尽量大的发射电流，以获取最大的激励磁场，增加信噪比，压制干扰。
瞬变电磁法在煤矿采空区探测中的应用
瞬变电磁法在煤矿采空区探测中的应用作者：刘亮顾广宇来源：《中国新技术新产品》2013年第20期摘要：采空区的存在对煤矿区的生产、人民财产安全和工程建设造成极大的安全隐患，通过地球物理方法有效地探测采空区的位置、范围、深度，成为解决上述问题的关键。
由于瞬变电磁法对于采空区积水探测效果极佳，探测深度也较大，因此本文从采空区地球物理特征入手，分析瞬变电磁法探测采空区的基本原理，结合工程实例说明瞬变电磁法可有效地实现对采空区的探测，为采空区的综合治理提供可靠的地质资料。
关键词：采空区；瞬变电磁法；综合治理中图分类号：TD853 文献标识码：A1 概述老煤矿开采形成的采空区是矿区安全生产的重大隐患，严重威胁矿区的安全生产和人民生命财产安全。
采空区冒落、地表塌陷易造成民房下沉裂损甚至倒塌，公路、铁路、水利等基础设施损坏和生态环境破坏。
采空探测问题在矿山安全生产、人民生命财产安全和基础设施建设方面显得尤为重要。
电法勘探是采空区探测的传统方法，探测精度高，其中瞬变电磁法（TEM）作为一种时间域电磁勘探方法在采空区探测方面行之有效，该方法具有适应性强受地形影响小，装置简单，工作成本低，效率高等优点，适用于复杂地形情况下的中浅层勘探。
2 采空区地球物理特征煤层赋存于成层分布的煤系地层中，地下局部煤层采出后，在岩体内形成有一定规模的空间，周围的应力平衡状态遭到破坏，会产生局部的应力集中，当开采面积较小，且煤层顶板为塑性岩性并保存完整时，由于残留煤柱较多，应力转移到煤柱上，未引起地层变动，采空区以充水或不充水的空洞形式保存下来；但多数采空区顶板在上覆岩层压力作用下、发生变形，断裂移位、冒落形成垮落带、断裂带和弯曲下沉带（如图1所示）。
由于各自的地质条件不同，采空区被空气、地下水、泥沙等介质所填充，采空区内介质和围岩相比都存在明显的物性差异，这是物探方法探测的地球物理前提条件。
煤层采空后，上覆地层中裂隙广为发育，地层变得松散失水，甚至坍塌，使得电磁波的能量衰减加大，干扰加强，地层的导电性明显减弱，形成相对高阻电性特征；当地下水沿破碎岩层和裂隙向采空区汇集并溶解大量的电解质时，导电性加强，表现为低阻电性特征。
瞬变电磁法在煤矿采空区探测中的应用
瞬变电磁法在煤矿采空区探测中的应用摘要：为确保某创新园区项目建设施工的安全性，对拟建区域西侧张家北煤矿区内的采空区进行勘察。
大量研究资料显示，瞬变电磁法在煤矿采空区探测方面具有良好的应用优势。
本文根据采空区附近岩石特征等应用瞬变电磁法解译深部采空区以及影响范围，研究成果为拟建项目进一步确定治理方案提供了基础依据。
关键词：瞬变电磁法；煤矿；采空区；探测应用1瞬变电磁法概述1.1基本原理所谓“瞬变电磁法”，是从接地线源、不接地回线中发射一次脉冲电磁场，在一次脉冲电磁场的发射间歇，以接地电极、不接地线圈为观望角观测二次涡流场。
瞬变电磁法从矿井下、地面配置的波形电流中发射线圈。
与此同时，一次脉冲磁场在地下导电岩矿体处产生感应电流。
感应电流在断电后由于热损耗作用而逐步衰减。
衰减分早期衰减、中期衰减和晚期衰减。
早期电磁场的衰减趋肤效应弱且衰减快，而晚期电磁场的衰减与早期电磁场的衰减表现完全相反。
断电时，以二次磁场与时间的变化关系为准则，以深度为划分依据，归纳地电特征。
将矩、电导率σ为参数的以各向均匀同性介质为成分形发射回线铺埋在以磁导率μ的地面中，将阶跃脉冲电流提供给矩形发射回线，有：式(1)中，I为阶跃脉冲电流，A;t为时间，s。
当电流处于连接状态时，在矩形发射回线四周的空间、大地中通过发射电流构建稳定磁场。
处于零时刻时，瞬间切断电流，一次磁场也因电流的瞬间切断而发生瞬时变化。
一次磁场变化情况通过地下导电介质、空气等传输通道传送到矩形发射回线周围环境，借助于环境激发的感应电流对原有磁场进行能量补充，减缓磁场能量的消失直至完全消失。
若无良导体，过渡过程极其短暂；若有良导体，过渡过程将会延长。
地下涡旋电流产生的磁场与水平环状线电流产生的磁场类似。
当发射电流即将处于关闭状态时，矩形发射回线、环状线电流不但紧密相连，而且形状类似。
电流环逐步向四周扩散形成圆电流环。
与地面瞬变电磁法原理类似，矿井采空区积水瞬变电磁法只负责巷道的探测工作，进而产生烟圈效应，并逐步向巷道空间扩散。
瞬变电磁法在煤矿采空积水探测中的应用
瞬变电磁法在煤矿采空积水探测中的应用瞬变电磁法是一种地球物理探测技术，它利用瞬时电流产生的瞬变电磁场来探测地下的电阻率结构变化，从而实现对地下介质的探测。
在煤矿采空区积水探测中，瞬变电磁法因其非侵入性、高分辨率和快速成像等优点，已经成为了一种重要的探测手段。
本文将对瞬变电磁法在煤矿采空积水探测中的应用进行详细介绍。
一、煤矿采空积水的危害和探测需求煤矿采空积水是指在煤矿开采过程中形成的地下水体，它来源于地表水、裂隙水以及抽采过程中排水引起的水体。
煤矿采空积水在不及时排除的情况下，会给矿井的安全生产带来严重的威胁，甚至导致矿井事故的发生。
及时、准确地探测和排除煤矿采空积水，成为了煤矿生产中的一项重要任务。
二、瞬变电磁法的原理和特点瞬变电磁法是一种基于电磁感应原理的地球物理勘探方法。
其原理是通过向地下介质施加瞬时电流，产生瞬变磁场，进而感应出地下介质中的涡电流，根据涡电流的大小和分布状况，反推地下介质的电阻率结构，从而实现对地下介质的探测。
瞬变电磁法在煤矿采空积水探测中的特点主要包括以下几点：1. 非侵入性：瞬变电磁法不需要在地表上开挖探头或者钻孔，可以远距离地对矿井下的采空区进行探测，避免了对矿井结构的破坏。
2. 高分辨率：瞬变电磁法能够对地下介质的微小变化进行探测，可以识别出采空区与积水之间的细微差异，有助于准确定位积水区域。
3. 快速成像：采用瞬变电磁法可以在较短的时间内完成对大范围的采空区进行快速成像，有利于及时掌握地下情况。
1. 示踪探测：通过向地下注入示踪液，然后利用瞬变电磁法对地下介质进行探测，可以实现对矿井采空和积水状态的实时监测。
示踪探测不仅可以及时发现采空积水区域，还可以快速全面地描绘出矿井下的地下水体流动情况。
2. 水文地质勘探：瞬变电磁法可以对矿井下的水文地质条件进行综合探测，识别和划分出不同电阻率的地层，找出积水和非积水区域，为后续的地下水勘探和排水提供了重要的参考。
3. 三维成像：利用瞬变电磁法结合地面电极和井下电极的方式进行三维成像，可以获得更加详细和全面的地下水体分布情况，为矿井的勘探和开采提供更加准确的地质信息。
地面瞬变电磁法勘探在矿井中的应用
地质勘探G eological prospecting地面瞬变电磁法勘探在矿井中的应用王 云摘要：矿井地质条件复杂，勘探工作环境也越来越复杂，对矿井地下含水结构的检测要求也越来越高。
为了确保矿井的安全，迫切需要开发高精度的检测手段和技术。
瞬变电磁探测技术是一种主要的探测手段，它适用于金属矿范围内的小型窑、古窑采空区，可以确定采空区的具体位置和积水情况等。
本文以A公司地面瞬变电磁勘探井田区域内的采空区为例，探讨了瞬变电磁法在勘探采空区方面的方法和应用。
通过对瞬变电磁检测技术的改进，提高了检测和定位的精度，对矿井的安全掘进、水患预报和水防治等方面发挥了重要指导作用。
关键词：矿井古窑采空区；瞬变电磁法勘探；水害防治由于乱采乱挖，采空区围岩破碎，采空区空间结构错综复杂，导致采空区和水的分布不够全面，给采矿工作带来了巨大的安全风险。
在矿井中，因采空区积水而引发的水灾事故也是屡见不鲜。
因此，在开采之前，必须对采空区的积水进行科学探测。
目前，瞬变电磁法、直流电法等地质勘探技术已被广泛应用于金属矿井下积水的探测，然而直流电法由于地形的限制受到了很大的约束。
瞬变电磁测量技术是一种用于测量地下介质的电磁测量技术，它能够在脉冲不连续过程中产生涡流，并且在脉冲中断之后不会立即消失；随着时间的推移，次级场的衰减规律主要与超导体的导电性、体积大小、埋入深度、发射电流的形状和频率有关。
由于该方法对低电阻体非常敏感，施工方便，并且受地形影响较小，因此成为目前矿井水患勘查的首选方法。
1 矿井瞬变电磁法基本原理1.1 基本原理矿山瞬变电磁场法是基于地表瞬变电磁场方法，在考虑矿山地质条件和勘查要求的基础上发展起来的一种瞬变电磁场方法。
该方法通过利用不同地质体之间的电导率差异，采用一次或多次的脉冲磁场，并在间歇时间内通过线圈或地电极对二次涡流进行观察。
以不接地回线为例，矿山瞬变电磁法的观测设备主要由发射回线和接收回线构成。
工作过程包括发射、电磁感应和接收。
瞬变电磁法在铁矿采空区勘查中的应用
瞬变电磁法在铁矿采空区勘查中的应用1. 引言1.1 背景介绍铁矿采空区是指矿床中已经开采完毕或者废弃的采矿区域，在这些区域中可能存在未被充分开采的矿物资源，因此对铁矿采空区的勘查具有重要意义。
传统的地球物理勘查方法在铁矿采空区存在着一定的局限性，因为采空区的地质环境复杂，地下矿体的形状、大小、性质等参数难以准确获取。
瞬变电磁法是一种非常有效的地球物理勘查方法，它通过在地面上进行电磁信号激发和接收，来获取地下的电磁响应，从而得到有关地下结构的信息。
在铁矿采空区勘查中，瞬变电磁法可以快速高效地获取地下矿体的信息，帮助勘探人员准确地判别矿体的位置、形状和分布规律，为后续的开采工作提供重要参考。
瞬变电磁法在铁矿采空区的勘查中具有重要意义，可以提高勘查效率，降低勘查成本，促进矿产资源的合理开发和利用。
1.2 瞬变电磁法概述瞬变电磁法是一种地球物理勘查方法，利用瞬变电磁场在地下物质中传播的特性来探测地下结构和矿产资源。
它是在传统电磁法的基础上发展而来，具有高分辨率、高灵敏度和快速成像的特点。
该方法通过在地面放置发射线圈产生瞬变电磁场，利用接收线圈接收地下介质对瞬变电磁场的响应，然后根据接收信号的变化来推断地下的电性结构和矿产情况。
瞬变电磁法在勘查领域广泛应用，在找矿勘探、地质灾害评估、环境调查等方面发挥着重要作用。
在铁矿采空区勘查中，瞬变电磁法可以有效地探测废弃矿井、矿坑、矿尾堆等地下空洞和裂隙，为防止地质灾害、保障采矿安全和合理开发矿产资源提供重要的技术支持。
通过瞬变电磁法的应用，我们可以更加全面地了解铁矿采空区的地下结构和矿藏分布情况，为矿山规划、设计和管理提供科学依据。
瞬变电磁法在铁矿采空区勘查中的应用具有重要意义，将为相关领域的发展和进步带来新的机遇和挑战。
1.3 铁矿采空区勘查的重要性铁矿采空区勘查是指对已经开采过的铁矿矿区进行综合调查和评估，旨在了解矿山开采后的地下情况、矿体残留量及分布、岩层裂隙状况等信息。
瞬变电磁法在煤矿采空积水探测中的应用
瞬变电磁法在煤矿采空积水探测中的应用瞬变电磁法（Transient Electromagnetic Method, TEM）是一种通过瞬间变化的电磁场来探测地下物质的方法。
随着煤矿开采的深入，煤矿采空区积水成为一个严重的问题。
而瞬变电磁法正是一种有效的地球物理探测方法，能够对煤矿采空区的积水情况进行准确快速的探测。
本文将重点介绍瞬变电磁法在煤矿采空积水探测中的应用。
一、煤矿采空积水的问题煤矿采空区积水是指在煤矿开采过程中形成的矿井区域，由于采空区的存在，地表的下沉和地下水位的变化会导致采空区的积水问题，严重影响着矿井的安全生产和开采效率。
煤矿采空区积水问题主要表现在以下几个方面：1. 采空区的积水会导致矿井地面沉降，严重影响着矿井的安全和稳定；2. 采空区积水会影响到矿井的通风和瓦斯抽放，增加了矿井的生产成本；3. 采空区积水还会影响着矿井生产系统的正常运行，降低了采煤效率。
对煤矿采空区积水进行准确快速的探测是非常重要的，能够帮助矿井管理人员及时制定有效的治理措施，保证煤矿的安全和高效生产。
二、瞬变电磁法原理及特点瞬变电磁法是一种电磁探测方法，其基本原理是通过对地下变化的电磁场进行测量，来推断地下不同材质和构造的情况。
其具体特点主要包括以下几点：1. 高时效性：瞬变电磁法是一种实时测量方法，采集数据后可以即时进行数据分析和解释，能够快速反映地下构造和介质的变化；2. 高分辨率：瞬变电磁法能够在不同深度范围内获得较高分辨率的地下介质结构信息，能够较为清晰地刻画地下水和矿岩层的变化；3. 覆盖范围广：瞬变电磁法可以适用于不同地质条件下的探测，能够覆盖较大的水文地质区域；4. 非侵入性：瞬变电磁法是一种无损探测方法，对地下水文地质结构不产生破坏。
由于瞬变电磁法具有上述特点，因此在地下水文地质勘查和煤矿采空积水探测中得到了广泛应用。
瞬变电磁法是一种高精度、高效率的电磁探测技术，适用于对不同深度范围内的地下水文地质结构进行探测。
瞬变电磁法在煤矿采空积水探测中的应用
瞬变电磁法在煤矿采空积水探测中的应用【摘要】瞬变电磁法是一种地球物理探测技术，近年来在煤矿采空积水探测中得到广泛应用。
本文首先介绍了瞬变电磁法的基本原理，然后分析了煤矿采空积水存在的问题。
接着阐述了瞬变电磁法在这一领域中的优势，包括高分辨率和快速成像能力。
进而我们展示了瞬变电磁法在煤矿采空积水探测中的实践案例，以及未来发展方向。
在我们强调了瞬变电磁法在煤矿采空积水探测中的巨大价值，并展望了未来的应用前景。
通过本文的阐述，读者可以全面了解瞬变电磁法在煤矿采空积水探测中的重要性和潜力，为相关领域的研究和实践提供参考和指导。
【关键词】瞬变电磁法、煤矿、采空积水、探测、应用、原理、优势、实践案例、未来发展、价值、应用前景1. 引言1.1 瞬变电磁法在煤矿采空积水探测中的应用瞬变电磁法是一种利用瞬时电流激发地下介质产生感应电磁场，并通过接收电磁感应信号来刻画地下介质结构和特性的地球物理探测技术。
在煤矿采空积水探测中，瞬变电磁法具有独特的优势和应用潜力。
随着煤矿开采的不断深入，采空区域积水问题逐渐凸显，给生产安全和效率带来了严重挑战。
而传统的地质勘探方法难以准确识别采空区域的积水情况，这时引入瞬变电磁法就可以解决这一难题。
通过快速变化的电磁场对地下介质进行探测，可以高效、精确地探测到煤矿采空区域的积水情况，为煤矿生产提供重要参考。
瞬变电磁法在煤矿采空积水探测中具有重要的应用前景和价值。
在接下来的内容中，我们将详细介绍瞬变电磁法的原理，分析煤矿采空积水问题，探讨瞬变电磁法在煤矿采空积水探测中的优势，分享实际案例，并展望未来该技术的发展。
.2. 正文2.1 瞬变电磁法原理简介瞬变电磁法的工作原理可以简要描述为以下几个步骤：首先在地面上通过电源激发一个瞬变电流，在地下的导电体中感应出一个电磁场。
然后通过接收线圈记录地面上的电磁场变化，从而推断出地下介质结构。
瞬变电磁法可以通过控制电流的频率和幅度来调节探测的深度和分辨率，从而适用于不同深度范围的勘探需求。
瞬变电磁在煤田采空区探测上的应用
4.1.3工区的地球物理特征
由于本工区采空区的形成时间已很长， 采空区的顶扳产生向下弯曲和移动，相继 发生断裂、破碎、冒落，并达到新的地应 力平衡状态。地下潜水水位及雨水的侵入、 填充均影响采空区的电阻率，其电阻率应 以低阻为其特征，这为利用瞬变电磁法探 测采空区提供了地球物理前提条件。
目录
1.前言 2.瞬变电磁方法原理 3.煤田采空区的地球物理特征 4.实际应用分析 5.结论
3.煤田采空区的地球物理特征
煤层赋存于成层分布的煤系地层中，煤层被开采后形 成采空区，破坏了原有的应力平衡状态。当开采面积较小 时，其煤层顶板为塑型岩石并保存完整，由于残留煤柱较 多，压力转移到煤柱上，未引起煤层塌落、变形，采空区 以不充水或充水的空洞形式保存下来；但多数采空区在重 力和地层应力作用下，顶板塌落，形成冒落带、裂隙带和 弯曲带这些地质因素的变化，使得采空区及其上部地层的 地球物理特征发生了显著变化。
图1 2线视电阻率拟断面等值线图
同样与2线相距30米的3线（图2）也有类300点到1500点，视电阻率曲线异常形态逐渐变宽缓，且以水平等值线为主。
图2 3线视电阻率拟断面等值线图
由4线的视电阻率拟断面图（图3）可见，基本与2线3线略有 相同，但差异较大： 主要表现为0—240点视电阻率等值线较为 平缓，240点到640点等值线形态较为复杂，且呈直立状分布， 640到1200点视电阻率等值线形态平缓，呈水平状分布。
目录
1.前言 2.瞬变电磁方法原理 3.煤田采空区的地球物理特征 4.实际应用分析 5.结论
瞬变电磁法在煤矿采空积水探测中的应用
瞬变电磁法在煤矿采空积水探测中的应用
瞬变电磁法是利用地表电磁场变化来探测地下电性体的方法。
其原理是通过感应线圈在地面上激发出一个瞬态电流，然后测量感应线圈所感受到的感应电磁场的变化。
根据地下电性体的导电性和储水性质的不同，感应线圈所感受到的电磁场响应也会有差异。
利用这些差异，可以识别出地下是否存在积水。
1. 非破坏性：瞬变电磁法是一种非破坏性的勘探方法，不需要进行地下钻探或开挖工作，减少了对环境的损害。
2. 快速高效：瞬变电磁法勘探速度快，可以在较短的时间内对大面积进行探测，提高了勘探效率。
3. 成本较低：相对于传统的地下钻探方法，瞬变电磁法的成本较低，节省了勘探成本。
4. 可视化结果：通过对瞬变电磁法测量数据的处理和分析，可以生成较为直观的地下水位和积水体的分布图像，便于采矿人员的理解和决策。
瞬变电磁法在煤矿采空积水探测中也存在一些问题和挑战。
由于煤矿采空区域的地下复杂性，地下存在多个层次的水体，不同层次的水体具有不同的电性特征，因此在解释测量数据时需综合考虑多种因素。
瞬变电磁法对地下水体的探测深度有一定的限制，大部分情况下只能测量到几十米至百米的深度。
瞬变电磁法的测量结果受到地表和地下环境的影响较大，需要对噪声进行处理和修正。
瞬变电磁法在煤矿采空积水探测中具有重要的应用价值。
它可以实时、快速地提供地下水位和积水体的信息，为煤矿生产和安全管理提供科学依据。
随着瞬变电磁法技术的不断发展和完善，相信其在煤矿采空积水探测中的应用将更加广泛。
矿井瞬变电磁法探测在煤矿中的应用
矿井瞬变电磁法探测在煤矿中的应用探讨了矿井瞬变电磁法探测技术在查明巷道迎头前方采空区、断层裂隙以及陷落柱的富水性时的应用。
由实例分析可知，该法效果显著，为煤矿安全开采提供了依据。
标签：矿井瞬变电磁法；采空区；断层裂隙1 前言众所周知，煤炭在我国能源利用中占主要地位，但在煤矿生产中，事故的发生率也十分高，因此在煤矿开采前，探明煤矿开采区的富（含）水性对于能否安全生产具有重要的意义。
近年来，矿井瞬变电磁探测在煤矿生产中利用的越来越多，它主要利用瞬变电磁场的全空间效应。
一般情况下，煤层相对于其它岩性地层具有相对高阻的特征，易于电磁波的通过，因此接收的信号能反映周围全空间的岩石电性特征。
矿井瞬变电磁探测具有对地下介质电阻率变化进行精确勘探的优越性，受地形影响小，穿透低阻覆盖层的能力强，探测深度大，目前，该方法已广泛应用于进行煤层顶、底板含水性评价、煤层陷落柱、断层及裂隙发育带的导水性含水性评价等勘探，从而为巷道的安全掘进提供详细的地质资料，为煤矿安全生产提供依据。
2 矿井瞬变电磁法应用原理及工作装置瞬变电磁法（TEM）是基于地层存在的电性差异，利用不接地回线向地下发送一次脉冲电磁场，用不接地线圈观测二次涡流磁场或电场进行勘探的方法，以此研究测区地电层结构，寻找地下低阻目标体。
瞬变电磁法（TEM）主要是根据目的层与围岩物性差异的大小来决定勘探方法的可行性。
我们都知道，一般情况下，在横向上，沉积地层的电性是均一的或变化不大。
当存在富水性的断层構造或其它良导电地质体时（如断层破碎带富水、裂隙、陷落柱等）时，水的流动性及电离作用，会导致电阻率呈现低阻特征，电阻率将会明显低于围岩的电阻率，这为利用TEM探测导水断裂及通道提供了条件。
矿井矿井瞬变电磁法经常使用的工作装置形式主要有重叠回线和偶极-偶极两种。
其装置类型和参数的选择主要受目的物的特性、地质环境及电磁噪声干扰等因素的影响。
测点间距一般在2～20m之间；回线边长大小和回线匝数可根据探测任务的要求和井下实际人文设施情况合理选择。
瞬变电磁与直流电法在井下超前探中的应用
瞬变电磁与直流电法在井下超前探中的应用摘要：目前井下超前探测常用的探水方法有瞬变电磁超前探和直流电法超前探。
山西某矿主要沿6号煤层底板掘进，影响巷道掘进的主要水文地质条件为山西组、太原组砂岩裂隙含水层和采空区积水，为保障巷道安全掘进，根据《煤矿防治水细则》，本着“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的原则，采用矿井瞬变电磁法和直流电法超前探测来探明巷道前方煤岩层的富水性情况，为巷道安全掘进提供基础物探资料。
关键词：瞬变电磁法；直流电法；富水异常区Application of transient electromagnetic and direct current method in downhole advanced explorationCao Xi Kong Weiteng(Shandong Energy South America Limited, Shandong Qingdao 266000)Abstract：At present, the common methods of underground water detection include transient electromagnetic method and direct current method. The main hydrogeological conditions affecting the driving of the roadway in a mine in Shanxi Province are the sandstone fractured aquifer of Shanxi formation and Taiyuan formation and the water accumulated in the Goaf, in order to ensure the safe driving of the roadway, according to the detailed rules for the prevention andcontrol of water in coal mines, based on the principle of “Prediction and prediction, exploration when excavating, first probing, then excavating, first controlling and then mining”, the mine transient electromagnetic method and direct current electric method are used todetect the water-rich state of the coal and rock layer in front of the roadway, which provides the basic geophysical prospecting data for the safe excavation of the roadway.Keywords：Transient electromagnetic method; Direct current method; Water-rich anomaly1地质概况本掘进工作面为一单斜构造，煤岩倾向为NW，走向为NE，倾角为4°～8°，一般为6°，北部倾角小南部倾角大，属近水平煤层。
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浅谈瞬变电磁法在煤矿井下探测中的应用摘要：矿井水害是困扰我国煤矿安全生产的重要问题,不仅造成大量煤炭资源无法正常开采,导致多种环境负效应,而且还威胁着
人员伤亡和生产损失。
本文通过介绍瞬变电磁法的概念及勘探原理,分析了矿井瞬变电磁法的观测系统应用研究技术,通过应用实例论述瞬变电磁法在煤矿井下探测中的应用。
关键词：瞬变电磁法；探测；应用
1 概念及原理
瞬变电磁法，是利用不接地回线或接地线源向地下发射一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场间歇期间利用线圈或接地电极观测地下介质中引起的二次感应涡流场，从而探测介质电阻率的一种方法。
瞬变电磁法的勘探原理是利用人工在发射线圈加以脉冲电流,
产生一个瞬变的电磁场,该磁场垂直发射线圈向两个方向传播,通
常是在地面布设发射线圈,依据半空间的传播原理,把地面以上的
忽略。
当磁场沿地表向深部传播,当遇到不同介质时,产生涡流场。
当外加的瞬变磁场撤销后,这些涡流场均以磁场的形式释放所获的能量,利用接收线圈测量接收到的感应电动势v2。
通过一维反演、视电阻率等多解释手段观测地下岩层的结构,由于采用线圈接收v2,故对空间的电磁场或其它人文电磁场敏感。
为了减少此类干扰,采用尽量的发射大的电流,以获取最大的激励磁场,增加信噪比,压制干扰。
2矿井瞬变电磁法观测系统研究
由于矿井瞬变电磁法测量环境与地面差别很大,回线组合观测系统不能按地面条件选择。
一是井下目的物距离测点较近,二是井下地质环境完全不同于地面,不能采用地面大的各种回线组合观测系统在井下测量,只能采用边长在2m左右的回线组合观测系统测量。
为了保证有足够的发射功率和能感应到足够强的有用的信息,采用多匝数的小回线组合观测系统测量。
矿井瞬变电磁法应用于井下主要为了探测巷道不同位置和不同形态的含水构造,而矿井突水构造主要为导水断层、含水岩溶、富水陷落柱和老窑水等,这些突水构造分别可以用近直立的薄脉、圆柱体和球体等低阻模型模拟。
通过理论分析、物理模型实验和井下试验,提出矿井瞬变电磁法在井下探测主要采用重叠回线组合和双回线组合两种观测系统。
3 应用实例
7240上（n）工作面瞬变电磁法探测报告
3.1 探测目的：7240上（n）工作面位于中四采区上部，为提高上限防砂回采工作面，为进一步探查7240上（n）工作面顶板“四含”赋存状况。
生产技术部物探组于2010年5月18日采用tem47瞬变电磁仪对7240上（n）工作面进行探查实验。
3.2 测线布置及探测技术参数：测线布置：本次探测以7240上（n）机巷j11点为0号点，以8ｍ间距向切眼方向进行布点，至切眼上口布置53个点：一线探测角度机巷仰角45°、切眼0°；二线探测角度机巷仰角60°、切眼仰角30°。
机巷至切眼上口探测走向长为416m，从切眼上口沿风巷向外布点55个：三线探测角度
为0°，四线探测角度为仰角30°。
探测走向长545m。
探测频率25hz，共计216个物理点。
布置示意图如下图所示：
技术参数：线框规格—1.5m×1.5m 采样时窗—30门
关断时间—650μs收发间距—8.0m(10)
移动步距—8m（10m）发射电流—2.0a
3.3数据处理与解释：井下瞬变电磁探测数据处理流程为：原始数据整理——数据转换与检查——数据处理与解释——拟二维剖面——surfer8成图。
通过以上步骤处理得到以下四条测线的成果如下：
3.3.1 机巷至切眼上口段：从该范围视电阻率断面（仰角45°）及仰角（60°）分析，在纵坐标45～60m以浅范围（72煤顶板上垂距7～28m）视电阻率等值线横向变化发布较均匀，等值线数值大于3ω·m，说明煤层顶板对应范围富水性弱，纵坐标40～55m之间，视电阻率等值线横向分布较均匀，等值线值为1ω·m左右，说明煤层顶板对应范围有一定富水性，在纵坐标55m以深，横坐标在4～150m范围，电阻率等值线数值在0.5～0.3左右（上前期探查以视电阻率0.3ω·m为四含含水层），说明该对应顶板范围富水性较强，在横坐标180～340m，纵坐标70～85段，视电阻率值为0.5，说明此段对应范围顶板富水性较强，横坐标4～150m范围富水性弱，从地面及井下四含探查孔知，该范围四含底界为-243～-250m距探测
7240上机巷顶板垂距为49～57m，“四含”赋存相对南低北高，南厚北薄的趋势，本次探查的0.5～0.3ω·m低阻条带与“四含”的赋存层位及趋势吻合，分析此低阻异常条带为“四含”含水层影响所致。
3.3.2 风巷段：从该范围视电阻率断面水平角及仰角30°分析，在纵坐标50m以浅范围（72煤顶板上垂距7～28m）视电阻率等值线横向变化发布较均匀，等值线数值大于3ω·m，说明煤层顶板对应范围富水性弱，纵坐标50～65m之间，视电阻率等值线横向分布较均匀，等值线值为1ω·m左右，说明煤层顶板对应范围有一定富水性，在纵坐标60m以深，横坐标在0～35m范围，电阻率等值线数值在0.5～0.3左右（上前期探查以视电阻率0.3ω·m为四含含水层），说明该对应顶板范围富水性较强，在纵坐标60～100横坐标475～540m段，视电阻率值为0.5～0.3左右，说明此段对应范围顶板富水性相对较强。
4 探测结论与建议：综合本次瞬变电磁法探测成果及工作面水文地质资料分析，得以下结论：
4.1 本次瞬变电磁法探测，探测最大有效距离为100m。
4.2 机巷至切眼上口段：从该范围视电阻率断面仰角45°及仰角60°分析，在纵坐标45～60m以浅范围（72煤顶板上垂距7～28m）视电阻率等值线横向变化发布较均匀，等值线数值大于3ω·m，说明煤层顶板对应范围富水性弱，纵坐标40～55m之间，视电阻率等值线横向分布较均匀，等值线值为1ω·m左右，说明煤层顶板对
应范围有一定富水性，在纵坐标55m以深，横坐标在4～150m范围，电阻率等值线数值在0.5～0.3左右（上前期探查以视电阻率0.3ω·m为四含含水层），说明该对应顶板范围富水性较强，在横坐标180～340m，纵坐标70～85段，视电阻率值为0.5，说明此段对应范围顶板富水性较强，横坐标4～150m范围富水性弱，从地面及井下四含探查孔知，该范围四含底界为-243～-250m距探测7240上机巷顶板垂距为49～57m，“四含”赋存相对南低北高，南厚北薄的趋势，本次探查的0.5～0.3ω·m低阻条带与“四含”的赋存层位及趋势吻合，分析此低阻异常条带为“四含”含水层影响所致。
4.3 风巷段：从该范围视电阻率断面水平角及仰角30°分析，在纵坐标50m以浅范围（72煤顶板上垂距7～28m）视电阻率等值线横向变化发布较均匀，等值线数值大于3ω·m，说明煤层顶板对应范围富水性弱，纵坐标50～65m之间，视电阻率等值线横向分布较均匀，等值线值为1ω·m左右，说明煤层顶板对应范围有一定富水性，在纵坐标60m以深，横坐标在0～35m范围，电阻率等值线数值在0.5～0.3左右（上前期探查以视电阻率0.3ω·m为四含含水层），说明该对应顶板范围富水性较强，在纵坐标60～100，横坐标475～540m段，视电阻率值为0.5～0.3左右，说明此段对应范围顶板富水性相对较强。
4.4 建议在相对低阻异常区域加强探放水工作。
注：文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。