井下瞬变电磁报告

目录1.探测任务1

1.1探测任务及目的1

2.探测方法原理1

2.1 探测方法原理1

2.2 矿井瞬变电磁的特点4

3.工作方法及技术要求5

3.1使用仪器及参数5

3.2工作方法7

3.3技术措施8

3.4本次工作情况及质量措施9

4.资料处理及解释9

5.结论12

6.存在问题及建议13

XX煤业运销集团同富新煤业XX为安全生产，按照“有掘必探、有采必探”的原则，委托XX省地球物理化学勘查院（以下简称XX物化院）对该矿10101辅助运输顺槽开口向里21m处前方100米半圆X围地层赋水情况进行井下瞬变电磁探测工作，XX物化院于2013年10月14日进行了井下现场资料采集工作，经认真处理分析，提交本次井下瞬变电磁探测报告。

1.探测任务

1.1探测任务及目的

1）超前探基本测线4条，每条测线11个物理点，

2）探测10101辅助运输顺槽开口向里21m处顶板，顺层及底板的前方100米低阻体异常及分布X围。

3）为布置探防水钻孔设计提供依据。

2.探测方法原理

2.1 探测方法原理

瞬变电磁法属时间域电磁感应方法。其探测原理是：在发送回线上供一个电流脉冲方波，在方波后沿下降的瞬间，产生一个向发射回线法线方向传播的一次磁场，在一次磁场的激励下，地质体将产生涡流(见图2-1)，其大小取决于地质体的导电程度，在一次场消失后，该涡流不会立即消失，它将有一个过渡(衰减)过程(见图2-2)。该过渡过程又产生一个衰减的二次磁场向地质体内传播，由接收回线接收二次磁场，该二次磁场的变化将反映地质体的电性分布情况。如按不同的延迟时间测量二次感生电动势V(t)，就得到了二次磁场随时间衰减的特性曲线。如果没有良导体存在时，将观测到快速衰减的过渡过程(见图2-3)；当存在良导体时，由于电源切断的一瞬间，在导体内部将产生涡流以维持一次场的切断，所观测到的过渡过程衰变速度将变慢，从而发现导体的存在。

图2-1TEM探测原理

图2-2 TEM衰减曲线（探测的根据）

图2-3 半空间中的等效电流环

瞬变电磁场在大地中主要以扩散形式传播，在这一过程中，电磁能量直接在

导电介质由于传播而消耗，由于趋肤效应，高频部分主要集中在地表附近，且其分布X 围是源下面的局部，较低频部分传播到深处，且分布X 围逐渐扩大。

传播深度：

/4

σμπ

t d =

(1)

传播速度：

t

t d v z 02πσμ=∂∂=

(2)

t 为传播时间，σ为介质电导率 0μ为真空中的磁导率。

瞬变电磁的探测度与发送磁矩覆盖层电阻率及最小可分辨电压有关。

由(2)式得：

ρπ/1022

7h t -⨯= (3) 时间与表层电阻率，发送磁矩之间的关系为：

()5

1

3120400⎥⎥⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎢⎣

⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛=πρημM t (4)

M 为发送磁矩，1ρ为表层电阻率，η为最小可分辨电压，它的大小与目标层几何参数和物理参数，还有和观测时间段有关。联立(3)(4)式，可得：

5

1

155.0⎪

⎪⎭

⎫

⎝⎛=ηρM H (5)

上式为野外工程中常用来计算最大探测深度公式。瞬变电磁的探测度与发送磁矩，覆盖层电阻率及最小可分辨电压有关。

采用晚期公式计算视电阻率：

⎪

⎪

⎪⎪⎭⎫

⎝

⎛=

dt )t (dB 5t M 2t 4)t (z 00μπμρτ (6) 式中

R S 10I I

V dt )

t (dB N 3

z ⋅⋅= (7)

2.2 矿井瞬变电磁的特点

矿井瞬变电磁和地面瞬变电磁法的基本原理的一样的，理论上也完全可以使用地面电磁法的一切装置及采集参数，但受井下环境的影响，矿井瞬变电磁法与地面的TEM的数据采集与处理相比又有很大的区别。由于矿井轨道、高压环境及小规模线框装置的影响，在井下的探测深度很受限制，一般可以有效解释100m左右。另外地面瞬变法为半空间瞬变响应，这种瞬变响应来自与地表以下半空间层，而矿井瞬变电磁法为全空间瞬变响应，这种响应来自回线平面上下（或两侧）地层，这对确定异常体的位置带来很大的困难。实际资料解释中，必须结合具体地质和水文地质情况综合分析。具体来说矿井瞬变电磁法具有以下特点：1）受矿井巷道的影响矿井瞬变电磁法只能采用边长小于2m的多匝回线装置，这与地面瞬变电磁法相比数据采集劳动强度小，测量设备轻便，工作效率高，成本低。

2）采用小规模回线装置系统，因此为了保证数据的质量、降低体积效应的影响、提高勘探分辨率，特别是横向分辨率，在布设测点时一定要控制点距，在考虑工作强度的情况尽可能的使测点密集。

3）井下测量装置距离异常体更近，大大的提高测量信号的信噪比，经经验表明，井下测量的信号强度比地面同样装置及参数设置的信号强10-100倍。井下的干扰信号相对于有用信号近似等于零，而地面测量信号在衰减到一定时间段接被干扰信号覆盖，无法识别有用的异常信号。

4）地面瞬变电磁法勘探一般只能将线框平置于地面测量，而井下瞬变电磁法可以将线圈放置于巷道底板测量，探测底板一定深度内含水性异常体垂向和横向发育规律，也可以将线圈直立于巷道内，当线框面平行巷道掘进前方，可进行超前探测；当线圈平行于巷道侧面煤层，可探测工作面内和顶底板一定X围内含水低阻异常体的发育规律。

另外矿井瞬变电磁法对高阻层的穿透能力强，对低阻层有较高的分辨能力。在高阻地区由于高阻屏蔽作用，如果用直流电法勘探要达到较大的探测深度，须有较大的极距，故其体积效应就大，而在高阻地区用较小的回线可达到较大的探测深度，故在同样的条件下TEM较直流电法的体积效应小得多。