矿井瞬变电磁法波场变换与数据处理方法研究_程久龙
瞬变电磁法在矿井防治水工作的探讨与应用
瞬变电磁法在矿井防治水工作的探讨与应用瞬变电磁法（Transient Electromagnetic Method, TEM）是一种非常有效的地下电磁勘探方法，已广泛应用于矿山工程中的水文地质勘查和水工程防治水工作。
本文将探讨瞬变电磁法在矿井防治水工作中的应用，并介绍相关的研究成果和案例。
矿井防治水工作是矿山工程中的一项重要工作，涉及到矿井地下水的排水、防止水灾事故等问题。
传统的矿井防治水方法主要是通过井巷和钻孔等直接观测和测量方法，这种方法存在着工作量大、效率低、成本高等问题。
而瞬变电磁法具有快速、高效、非侵入等优点，可以在地下水位变化、地下水含量、地下水流速等方面提供精确的数据和信息。
瞬变电磁法是利用地下电磁场的变化来探测地下的电性和结构分布情况，通过测量地下电磁场的瞬变响应，并进行数据分析和解释，可以获得地下水层的水位、漏水点位置、水流方向和速率等信息。
瞬变电磁法的原理是在地下埋放一对发射和接收线圈，通过发射线圈向地下产生瞬时电流激发地下的感应电磁场，然后通过接收线圈测量感应电磁场的变化情况。
由于地下水具有较高的导电性，当地下水位发生变化时，地下电磁场的瞬变响应也会相应变化，通过分析这种变化可以推测地下水位的高度。
通过瞬变电磁法的应用，可以实时监测矿井地下水位的变化情况，为矿井排水和防治水工作提供准确的基础数据。
此外，瞬变电磁法还可以检测地下漏水点的位置和数量，帮助矿山工程人员精确地确定漏水点，并采取措施予以处理。
同时，瞬变电磁法还能识别地下水流方向和速率，为矿山工程人员制定合理的排水和安全预测措施提供科学依据。
在实际应用中，瞬变电磁法已经得到了广泛的验证和应用。
以矿山为例，矿井地下水位常年处于高位，给排水和生产带来了很大的困扰。
通过瞬变电磁法的应用，可以及时监测地下水位的变化情况，帮助矿山工程人员制定相应的排水和防治水方案，提高了防治水工作的效率和水平。
综上所述，瞬变电磁法是一种非常有效的地下电磁勘探方法，已广泛应用于矿山工程中的水文地质勘查和水工程防治水工作。
瞬变电磁法在采空区探测中的应用
瞬变电磁法在采空区探测中的应用米庆文【摘要】介绍了瞬变电磁法(TEM)的工作原理、现场工作方法、数据处理方法、探测结果的解译分析情况,并使用瞬变电磁法对枣庄市某铁路采空区进行探测.结果表明:瞬变电磁法探测采空区行之有效,具有探测深度大、受地形条件影响小、横向分辨率高、探测时间短的特点,且能节省勘探费用;瞬变电磁法的野外测量方法、数据处理与解释方法应根据地质条件有所选择;装置类型、线框大小、取样延时(发射基频)、叠加次数的选择,测点的布置等应综合考虑探测区地层物性、电性指标,采空区的埋深,场地电磁噪声等因素.【期刊名称】《铁道建筑》【年(卷),期】2016(000)006【总页数】5页(P121-124,145)【关键词】瞬变电磁法;采空区;勘探验证;探测效果【作者】米庆文【作者单位】甘肃综合铁道工程承包有限公司,甘肃兰州730000【正文语种】中文【中图分类】P631.3+25采空区是人为开采地下矿体而形成的空洞；采空区一般分为小型采空区和大面积采空区。
大面积采空区一般技术先进、开采有序，采空区分布、埋深及顶板管理情况均有据可查；而小型采空区由于技术落后、管理混乱、大多为非法无序的私挖滥采，其分布范围、埋深及顶板稳定情况均很难查清，给勘察工作带来了极大的困难。
目前采空区的勘察思路主要为前期走访调查、收集资料，在此基础上进行物探，在物探成果指导下进行勘探验证。
当前常用的探测采空区的物探方法有直流电法、电磁波法、弹性波法等。
随着物探技术的不断发展，物探在采空区勘察中起着越来越重要的作用。
本文结合枣庄市某铁路地质情况，采用瞬变电磁法对下伏小煤窑采空区进行了探测，通过钻探、施工后检测，证实该方法的效果。
瞬变电磁法（TEM）亦称时间域电磁感应法。
是利用不接地回线或接地电极向地下发送脉冲式一次电磁场，在一次电磁场间歇期间利用另一回线或接地电极接收由地下介质产生的感应电场，即二次电磁场随时间的变化。
该二次电磁场是由地下不同导电介质受激励引起的涡流产生的非稳定磁场，它与地下地质体有关。
基于瞬变电磁法的矿井勘探数据处理方法分析
基于瞬变电磁法的矿井勘探数据处理方法分析曹 凯，关继凯（安徽省煤田地质局物探测量队，安徽 宿州 ２３４０００）摘 要：随着工业科技的迅速发展，矿井勘探技术是找矿和采矿的关键，勘探过程中，矿井勘探数据处理方法多种多样，为了便于勘探数据的处理，有效提高矿井勘查的效率，因此提出基于瞬变电磁法的矿井勘探数据处理方法分析。
关键词：瞬变电磁法；电阻率；矿井勘探；数据处理中图分类号：Ｐ３１８．４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０１９）０８－０２５０－２Analysis of Data Processing Method for Mine Exploration Based on Transient Electromagnetic MethodCAO Kai, GUAN Ji-kai（Ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ Ｓｕｒｖｅｙ Ｔｅａｍ ｏｆ Ａｎｈｕｉ Ｃｏａｌｆｉｅｌｄ Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｂｕｒｅａｕ，Ｓｕｚｈｏｕ ２３４０００，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒａｐｉｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ｍｉｎｅ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｓ ｔｈｅ ｋｅｙ ｔｏ ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｇ ａｎｄ ｍｉｎｉｎｇ． Ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ， ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ｖａｒｉｏｕｓ ｄａｔａ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｍｉｎｅ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ． Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｆａｃｉｌｉｔａｔｅ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｏｆ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ｄａｔａ ａｎｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｍｉｎｅ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ， ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｄａｔａ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｍｉｎｅ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｍｅｔｈｏｄ．Keywords: ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｍｅｔｈｏｄ； ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ； ｍｉｎｅ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ； ｄａｔａ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ瞬变电磁法的矿井勘探技术由于施工过程的工作效率高，对阻体感应敏感，致使如今很多矿山水文地质勘查工作都将此技术作为首选，瞬变电磁法能够在阻值高的岩石中寻找阻值低的地质异常体，分辨能力非常强，可以实现剖面测量和深度测量同时进行，为矿井勘探数据处理提供更多的信息。
瞬变电磁法在矿井富水区探查中的应用研究
瞬变电磁法在矿井富水区探查中的应用研究【摘要】瞬变电磁法是一种非接触式时间域电磁勘探方法。
具有对含水低阻体敏感、纵横向分辨率高、受体积效应影响小、穿透高阻地层能力强、施工效率高等优点。
正是这些其它物探方法无法比拟的优势使瞬变电磁法在工作面煤层顶底板岩层富水性、前方构造富水性探测等方面得到广泛应用，并取得良好的地质效果。
【关键词】瞬变电磁法；富水区；煤矿防治水；TEM1 瞬变电磁法简介可控源电磁法（CSEM：Controlled Source EM Methods），是采用可以控制的人工场源来测量电磁场，通过计算视电阻率和视深度以达到探测地下电性分布的目的。
可控源电磁法分为时间域和频率域，可控源时间域电磁法（Time domainelectromagnetic methods），或称瞬变电磁法（Transient electromagnetic method），简写为TEM。
它是利用不接地回线或接地线源向地下发送一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场的间歇期间，利用线圈或接地电极观测二次涡流场的方法。
瞬变电磁法的发射回线和接收回线组成测量装置，工作过程分为发射、电磁感应和接收三部分。
当发射回线中通以阶跃电流I ，该稳定电流突然切断后，根据电磁感应理论，发射回线中电流突然变化必将在其周围产生磁场，该磁场称为一次磁场，一次磁场在周围传播过程中，如遇到地下良导电的地质体，将在其内部激发产生感应电流，又称涡流或二次电流。
由于二次电流随时间变化，因而在其周围又产生新的磁场，称为二次磁场。
由于良导电体内感应电流的热损耗，二次磁场大致按指数规律随时间衰减。
二次磁场主要来源于良导电地质体的感应电流，因此它包含着与地质体有关的地质信息，二次磁场通过接收回线观测，并对所观测的数据进行分析和处理，解释地下地质体及相关的物理参数。
由以上分析可知，瞬变电磁法是在无一次场背景的情况下来观测纯二次场，其主要的噪声源不同于频率域电磁法（FEM）；就此而言，二者是不等价的。
复杂断层带富水性矿井瞬变电磁法探测研究
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瞬变电磁法（Transient Electromagnetic Method，TEM）是一种基于电磁场响应原理的地球物理勘查方法，已被广泛应用于铁矿采空区勘查中。
本文将详细介绍瞬变电磁法的原理和在铁矿采空区勘查中的应用。
瞬变电磁法是一种源辐射源回波接收的方法，其原理是通过在地下埋设发射线圈，产生短暂的电流脉冲，在地下的介质中激发出一定频率的电磁场。
地下的电磁场随着时间的推移逐渐衰减，通过接收线圈记录下这一过程中的电磁场变化，然后根据地球的电阻率和磁导率等物理参数，利用电磁场响应函数建立地下模型，进而提取出地下介质的相关信息。
在铁矿采空区勘查中，瞬变电磁法能够有效地检测到地下的矿体、裂隙、矿化程度等信息，为矿产资源的开发提供了重要的参考依据。
主要应用包括以下几个方面：1. 矿化体探测：铁矿采空区会形成一定的矿化体，瞬变电磁法可以快速有效地检测到这些矿化体的位置、形态和分布情况，为矿石选区提供了重要的依据。
通过分析矿化体的电阻率和磁导率等物理参数，可以评估矿体的品位和储量。
2. 裂隙检测：地下的矿山会导致地形失稳，形成一系列的裂隙和断裂带。
瞬变电磁法可以高分辨率地探测到这些裂隙的位置、走向和强度等信息，为地下水的运移和储存提供了重要的参考。
3. 水文地质勘查：铁矿采空区的地下水往往面临较大的压力变化和水质变异，瞬变电磁法可以通过对电阻率和磁导率等参数的测量，评估地下水资源的分布、供给能力和水质情况，为水文地质勘查提供了重要的参考。
4. 高精度三维成像：瞬变电磁法可以进行多组测量，通过对不同方向的数据融合和处理，建立三维地下模型，实现矿体的高精度成像。
这为铁矿采空区的开发和矿山环境的治理提供了重要支持。
瞬变电磁法在铁矿采空区勘查中具有较高的精度和可靠性，已被广泛应用于国内外的铁矿资源勘查。
随着技术的不断发展和改进，相信瞬变电磁法在铁矿采空区勘查中的应用还会进一步拓展和完善，为铁矿资源的开发提供更加有力的支持。
谈瞬变电磁法在矿井勘查工程中的应用
第42卷第31期山西建筑Vol.42No.312 0 1 6 年 1 1 月SHANXI ARCHITECTURE Nov. 2016 • 95 •文章编号：1009-6825 (2016)31-0095-02谈瞬变电磁法在矿井勘查工程中的应用牛中元(山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司，山西晋城048006)摘要:介绍了瞬变电磁法的工作原理，并采用该方法，探测了某矿井巷道前方采空区的位置和范围，分析了该矿井的工程地质及 水文地质条件，为矿井的安全建设提供了依据。
关键词:矿井，瞬变电磁法，采空区，水文地质中图分类号:P631.325〇引言山西长期高强度的煤炭开采致使地下采空区面积相当于国土面积的1/8,尤其是私营小煤窑私挖无序乱采，导致矿难和地质灾害频频发生。
近几年，我国煤矿普遍采用各种物探方法探测小煤窑采空区位置，以便及时采取防治措施，其中利用三维地震勘探和瞬变电磁法较多。
瞬变电磁法是通过向地下发射电磁波激励地下目标,接收其产生的二次场，确定被测目标的物理参数。
瞬变电磁法测量装置由发射回线和接收回线两部分组成，工作过程分为发射、电磁感应和接收三部分。
当发射回线中通以阶跃电流，发射电流突然下降到零，根据电磁感应理论,发射回线中电流突然变化必将在其周围产生磁场，该磁场称为一次磁场，一次磁场在周围传播过程中，如遇到地下良导电的地质体，将在其内部激发产生感应电流，又称涡流或二次电流，由于二次电流随时间变化，因而在其周围表3基坑监测数据统计表曰期测斜孔累计位移值/mmXI X2X3X4X5X6X7X8X9X10XII2013.710.208.9118.4222.2919.5520.3923.7622.9418.7729.6929.37 2013.831.3719.1824.9730.3328.3627.6431.6433.4930.4432.6637.43 2013.935.2736.6240.5036.5546.2037.0138.8138.6440.4239.8440.38 2013.1042.7044.4241.0159.1047.1950.0859.5564.5563.4547.46注:表中所列最后一次数据为基坑经第23号强台风'‘菲特”影响水浸基坑过后第 3天所测图6基坑开挖后西北角围护桩实景文献标识码:A又产生新的磁场，称为二次磁场。
瞬变电磁法在矿井采掘过程中的应用研究
２ ０ １ ７ 年第５ 期
总第１ ４ ０ 期
瞬变 电磁法在矿 井采掘过程 中的应 用研 究
田海波
（ 山西潞安集团 潞宁孟家窑煤业有限公 司，山西 宁武 ０ ３ ６ ７ ０ ０ ）
摘 要 通 过分析 瞬 变电磁 法 的工作 原理 和矿 井地 质异 常体 的 电磁 场响 应特 征 ，提 出应 用矿 井 瞬 变 电磁 法对 常规物探 方法较 难探 测的 工作 面顸 、底板 富 水构造 和巷道 迎 头超前 富 水构造 的 发育 情 况进
周 同 介 质 的 电ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ阻 使感 应 电流 随 时 间逐 渐 减 弱 ， 快 速
衰 减 的 磁 场 又将 感 应 新 的更 加 微 弱 的涡 流 场 ， 这 样的过程场 不断持续 ， 直 到 大 地 电 阻 的热 耗 尽 （ 如 图 ｌ所 示 ） 。随 着 地 下 感 应 电 流 逐 渐 向周 罔介 质 扩 散， 感 应 电 流 的强 度 逐 渐 减 弱 ， 分 布 趋 向 更 加均 匀 ，
频 发 的矿 井 突 水 事 故 已 成 为 制 约 我 国 煤 炭 行 业 健 康 发 展 的关 键 囚素 ， 目前 矿 井 突 水 预测 和 防 治
仅 局 限 于 开拓前 的钻探 和突 水后 的治 理 矿井 突 水 事 故 会 造 成 Ｔ作 面停 产 ， 甚 至 整 个 矿 井 被 淹 的 严 重
后 果 。我 国 曾 发 生 多起 重 大 透 水 事 故 。 其 中最 为 典 型 的是 ２ ０ １ ０年 发 生 在 王 家 岭 矿 的 特 大 透 水 灾 害 ，
整个矿井仅 ２ ０个 小 时 就被 全部 淹 没 ， 造成 ３ ８名 矿 Ｔ遇 难 。惨 痛教 训 说 明 在矿 井 巷道 开 拓 和 采掘 过 程
矿井瞬变电磁金属干扰响应特征与校正方法
矿井瞬变电磁金属干扰响应特征与校正方法周金;程久龙;温来福【摘要】为了消除巷道内金属干扰对矿井瞬变电磁探测的影响,以常见的铁轨干扰源为例,采用井下实验方法系统分析了铁轨影响下不同距离、不同方向和不同探测模式等情况的瞬变电磁响应特征和影响规律,发现铁轨的存在导致感应电动势幅值增大,且不同情况的探测响应差异较大.通过计算有无干扰的归一化感应电动势比值得到各时间窗的校正系数,在其基础上提出拟合函数校正法,并将其应用到某煤矿工作面顶板探测中.实际应用结果表明:基于拟合函数的校正方法能够较好的剔除干扰异常,准确反映煤层顶板含水异常区的范围和赋水程度,明显提高金属干扰下矿井瞬变电磁探测含水异常区的准确性.%In order to eliminate the effect of metal facilities in the roadway on mine transient electromagnetic surveying,take trail interference sources for example,the transient electromagnetic response characteristics were analyzed by method of field experiment,with different distance,direction and modes between the wire-frame and tracks.It showed that the induction electromotive force amplitude increased under the influence of the tracks,and there was great difference of the response characteristics obtained in different condition.By calculating the induction electromotive force ratio of different time windows in interference and non-interference environment,the correction method of fitting function was proposed,and was used to correct the disturbed data of practical engineering.The results show that the fitting function correcting method can remove the abnormal interference in disturbed data,and better reflect the feature of abnormalities in coal seamroof,improving the detection accuracy of water anomaly by method of mine transient electromagnetic survey.【期刊名称】《中国矿业》【年(卷),期】2017(026)008【总页数】5页(P146-149,164)【关键词】矿井瞬变电磁;金属干扰;响应特征;拟合函数;干扰校正【作者】周金;程久龙;温来福【作者单位】中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京 100083;中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京 100083;中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京 100083【正文语种】中文【中图分类】P631我国国民经济的持续高速发展离不开能源和矿产资源的支撑，在未来较长一段时间内煤炭依然是我国能源结构中最重要的基础能源[1]。
瞬变电磁法在煤矿水文地质勘探中的应用
瞬变电磁法在煤矿水文地质勘探中的应用
马世波
【期刊名称】《能源与节能》
【年(卷),期】2024()6
【摘要】瞬变电磁法在地层中的穿透性较强,且信噪比和观测精度较高,被广泛应用于工程勘察及地质灾害调查等领域。
探讨了煤矿的水文地质情况对于煤炭安全开采的影响,以霍尔辛赫煤业井田为研究对象,采用瞬变电磁法,对该煤矿水文地质特征进行分析,可以得知,不同脉冲磁场的发射频率对于地质勘测的影响较小,为提高勘测效率,可选择发射频率为5.0 Hz的脉冲磁场进行地质勘测。
当观测距离较小时,采用瞬变电磁法得出的勘测深度较小,勘测效果及工作效率较低,当观测距离较大时,其勘测深度也较大,勘测的浅部信息质量较高,提升了工作效率,但是还存在一定的勘测盲区。
为了保证此次的勘测效果,观测位选取距离井田钻孔360 m处,脉冲磁场发射频率设定为5.0 Hz。
【总页数】4页(P225-227)
【作者】马世波
【作者单位】山西霍尔辛赫煤业有限责任公司
【正文语种】中文
【中图分类】P631.325;TD745
【相关文献】
1.大定源瞬变电磁法在东中煤矿水文地质勘探中的应用
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利用矿井瞬变电磁法探测工作面顶板岩层含水性的研究_孔德山
应用技术利用矿井瞬变电磁法探测工作面顶板岩层含水性的研究孔德山1，程久龙2，朱若军1，王玉和2，姜国庆2（1.国投新集能源股份有限公司刘庄煤矿，安徽淮南236232；2.山东科技大学矿山灾害预防控制教育部重点实验室，山东青岛266510）摘要：煤层顶板水害对煤矿安全生产构成了严重威胁，为保证工作面正常回采，必须在开采前查明顶板岩层含水性。
介绍了矿井瞬变电磁法在煤矿井下探测的基本原理、工作方法和技术特点，给出全空间条件下磁偶源晚期视电阻率表达式和不同瞬变延时所对应深度表达式，结合工作面顶板岩层含水性探测实践，探讨了资料解释方法和效果。
研究表明，矿井瞬变电磁法能够有效地确定工作面顶板岩层富水位置和范围，可为矿井水害防治提供可靠依据。
关键词：矿井瞬变电磁法；顶板岩层含水性；探测；水害预报中图分类号：TD745+.21文献标志码：A 文章编号：1008－4495（2010）03－0031－03收稿日期：2010－01－13；2010－03－16修订基金项目：国家自然科学基金资助项目（50774051，50974081）；国家重点基础研究发展计划（973计划）项目（2007CB209406）；山东省“泰山学者”建设工程专项经费资助项目作者简介：孔德山（1963—），男，安徽合肥人，高级工程师，副矿长，主要从事煤矿生产和安全的技术管理工作。
煤层顶底板水害对煤矿安全生产构成了严重威胁，同时也是导致矿井重大突水事故的主要原因。
为了保证工作面的正常开采，在煤层开采之前对工作面进行水文地质勘查，查明煤层顶底板围岩的富水情况具有十分重要的意义［1－2］。
矿井瞬变电磁法是近年来发展起来的一种新的井下探测技术，属于近距离观测，具有体积效应相对较小、方向性强、分辨率高、对低阻体敏感、施工快速等特点，因此在矿井水文地质勘查中有较大的应用价值。
目前该技术已成为煤矿水害探测的主要技术之一［3］。
1矿井瞬变电磁法基本原理瞬变电磁法（Transient Electromagnetic Methods ，简称TEM ）是一种建立在电磁感应原理基础上的时间域人工源电磁探测方法。
矿井瞬变电磁法电阻率偏低原因分析与校正方法
第 ４３卷第 ７期 ２０１８年 ７月
煤 炭 学 报
ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＨＩＮＡ ＣＯＡＬ ＳＯＣＩＥＴＹ
Ｖｏ１．４３ Ｎｏ．７ Ｊｕｌｙ ２０１８
李飞 ，程久龙 ，温来 福 ，等 ．矿井 瞬变 电磁 法 电阻率 偏 低原 因分析 与 校 正方 法 ［Ｊ］．煤 炭 学 报 ，２０１８，４３（７）：１９５９—１９６４．ｄｏｉ：１０ １３２２５／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊＣＣＳ．２０１７．１２３３ ＬＩ Ｆｅｉ，ＣＨＥＮＧ Ｊｉｕｌｏｎｇ，ＷＥＮ Ｌａｉｆｕ，ｅｔ ａ１．Ｒｅａｓｏｎ ａｎｄ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｌｏｗ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ｐｒｏｂｌｅｍ ｉｎ ｍｉｎｅ ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｅｌｅｃｔｒｏ—ｍａｇｎｅｔｉｃ ｍｅｔｈｏｄ［Ｊ］ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｉｎａ Ｃｏａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ，２０１８，４３（７）：１９５９—１９６４．ｄｏｉ：１０．１３２２５／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊＣＣＳ．２０１７．１２３３
Ｒｅａｓｏｎ ａｎｄ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｌｏｗ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ｐｒｏｂｌｅｍ ｉｎ ｍ ｉｎｅ ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｅｌｅｃｔｒｏ．ｍ ａｇｎｅｔｉｃ ｍ ｅｔｈｏｄ
地空瞬变电磁法在煤矿采空区中的应用效果分析
地空瞬变电磁法在煤矿采空区中的应用效果分析
刘凯
【期刊名称】《山西建筑》
【年(卷),期】2024(50)11
【摘要】煤矿采空区一直是工程中难以解决的重点难题之一,现工程中一般是结合开采资料及煤层分布进行综合分析。
由于大型煤矿多采用自然塌落法来处理采空巷道,而非金属类矿山的填充法,随着时间的推移,会出现非常多的塌陷,导致采空区内部情况非常复杂,难以查清。
尤其是在老旧的煤矿当中,由于过去技术落后,矿洞测绘资料存在一定的失真,导致很难明确定义现采空区的具体范围,为工程的顺利开展提出了重大的课题。
结合黑龙江依兰煤矿(日伪时期的开采老旧煤矿采空区),在地形地貌条件特别差,人难以攀登的条件下,应用地空瞬变电磁法,初步解决了该采空区的范围和规模。
【总页数】4页(P186-189)
【作者】刘凯
【作者单位】中水东北勘测设计研究有限责任公司
【正文语种】中文
【中图分类】TU195.3
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矿井巷道地球物理方法超前探测研究进展与展望_程久龙
第３９卷第８期煤 炭 学 报Ｖｏｌ．３９ Ｎｏ．８ ２０１４年８月ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＨＩＮＡ ＣＯＡＬ ＳＯＣＩＥＴＹ Ａｕｇ． ２０１４ 程久龙，李 飞，彭苏萍，等．矿井巷道地球物理方法超前探测研究进展与展望［Ｊ］．煤炭学报，２０１４，３９（８）：１７４２－１７５０．ｄｏｉ：１０．１３２２５／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊｃｃｓ．２０１４．９００７Ｃｈｅｎｇ Ｊｉｕｌｏｎｇ，Ｌｉ Ｆｅｉ，Ｐｅｎｇ Ｓｕｐｉｎｇ，ｅｔ ａｌ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｏｎ ａｄｖａｎｃｅｄ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｉｎ ｍｉｎｅ ｒｏａｄｗａｙｗｏｒｋｉｎｇ ｆａｃｅ ｕｓｉｎｇ ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ ｍｅｔｈｏｄｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｉｎａ Ｃｏａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ，２０１４，３９（８）：１７４２－１７５０．ｄｏｉ：１０．１３２２５／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊｃｃｓ．２０１４．９００７矿井巷道地球物理方法超前探测研究进展与展望程久龙１，李 飞２，彭苏萍１，孙晓云１（１．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；２．华北科技学院矿井灾害防治河北省重点实验室，北京 １０１６０１）摘 要：矿井掘进工作面地球物理方法超前探测要求准确探测巷道前方地质异常体，探测空间小，干扰大，技术要求高。
从方法原理、研究现状、技术特点和仪器设备４个方面对地震方法、直流电法、瞬变电磁法、其他物探方法用于超前探测进行了总结。
介绍了近几年来地球物理方法在地质构造、岩层含水性超前探测以及仪器研制等方面的最新进展，包括地震精细成像、槽波超前探测、瞬变电磁波场转换与合成孔径、直流聚焦法超前探测、磁共振超前探测、井下陷落柱等超前探测以及全空间反演和联合反演等技术。
围绕提高超前探测的精度、分辨率、抗干扰能力和增加探测距离，实现精细探测，提出了掘进工作面地球物理方法超前探测的发展方向，包括完善全空间物理场基础理论、开发新技术新方法以及提高探测精度和分辨率的精细数据处理方法等。
利用矿井瞬变电磁法探测工作面顶板岩层含水性的研究
利用矿井瞬变电磁法探测工作面顶板岩层含水性的研究孔德山;程久龙;朱若军;王玉和;姜国庆【期刊名称】《矿业安全与环保》【年(卷),期】2010(037)003【摘要】煤层顶板水害对煤矿安全生产构成了严重威胁,为保证工作面正常回采,必须在开采前查明顶板岩层含水性.介绍了矿井瞬变电磁法在煤矿井下探测的基本原理、工作方法和技术特点,给出全空间条件下磁偶源晚期视电阻率表达式和不同瞬变延时所对应深度表达式,结合工作面顶板岩层含水性探测实践,探讨了资料解释方法和效果.研究表明,矿井瞬变电磁法能够有效地确定工作面顶板岩层富水位置和范围,可为矿井水害防治提供可靠依据.【总页数】3页(P31-33)【作者】孔德山;程久龙;朱若军;王玉和;姜国庆【作者单位】国投新集能源股份有限公司,刘庄煤矿,安徽,淮南236232;山东科技大学,矿山灾害预防控制教育部重点实验室,山东,青岛,266510;国投新集能源股份有限公司,刘庄煤矿,安徽,淮南236232;山东科技大学,矿山灾害预防控制教育部重点实验室,山东,青岛,266510;山东科技大学,矿山灾害预防控制教育部重点实验室,山东,青岛,266510【正文语种】中文【中图分类】TD745+.21【相关文献】1.新安煤矿首采工作面顶板岩层富水性探测及涌水量评价 [J], 侯文高;曹始友;高旭波2.基于矿井瞬变电磁法探测岩层裂隙富水性研究 [J], 吴超凡;邱占林;陈栋3.工作面顶板岩层富水性TEM探测与钻孔探放水结合实例 [J], 冯堂武;赵常凤;杜联营4.基于LBA-BP的矿井瞬变电磁法岩层富水性的定量预测研究 [J], 程久龙; 赵家宏; 董毅; 董倩芸5.150203工作面顶板富水性矿井瞬变电磁法探测应用 [J], 郝淑荣; 张利军因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
钻孔瞬变电磁法扫描探测RCQPSO-LMO组合算法2.5D反演
钻孔瞬变电磁法扫描探测RCQPSO-LMO组合算法2.5D反演程久龙;焦俊俊;陈志;董毅【期刊名称】《地球物理学报》【年(卷),期】2024(67)2【摘要】利用钻孔进行超前探测地质构造及含水体是地下开挖工程中的常规手段,如何利用这些钻孔进行钻孔瞬变电磁法扫描探测,从而实现钻孔孔壁外围地质异常体的精细探测,对实现地下工程地质透明化具有重要的指导意义.本文提出钻孔瞬变电磁法扫描探测2.5D反演的数据解译方法,首先针对随机性反演算法时效性低,易陷入局部最优解,而确定性反演算法依赖初始模型的问题,提出了组合策略的量子粒子群优化算法用来随机搜索最优初始模型.在此基础上,利用Levenberg-Marquarat方法求解Occam反演的目标函数,形成了RCQPSO-LMO组合算法进行2.5D反演,通过对比组合算法和单一算法,验证了组合算法具有更精确的反演结果.其次结合屏蔽条件下扫描探测,对比分析了有无屏蔽的2.5D反演结果,通过设定屏蔽系数对非探测方向信号进行部分压制,可以较好地解决钻孔径向扫描探测中对非探测方向信号部分屏蔽下的反演及成像.最后建立三组理论模型进行组合算法2.5D反演,结果表明:组合算法反演结果与理论模型的一致性较好,对低阻异常体的反演精度较高,验证了组合算法对钻孔孔壁外围低阻异常体具有较高的反演精度和分辨能力.【总页数】12页(P781-792)【作者】程久龙;焦俊俊;陈志;董毅【作者单位】中国矿业大学(北京)煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室;中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院【正文语种】中文【中图分类】P631【相关文献】1.对瞬变电磁测深几个问题的思考(二)——小回线瞬变场法探测分析与实践2.瞬变电磁虚拟波场反演法在井下超前探测中的应用3.钻孔瞬变电磁拟地震反演方法在露天煤矿采空区精细探测中的应用4.基于有限体积法的煤矿巷道瞬变电磁响应二维反演与富水区探测应用5.钻孔瞬变电磁法扫描探测磁芯线圈激励电磁场响应特征因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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第38卷第9期煤炭学报Vol．38No．92013年9月JOURNAL OF CHINA COAL SOCIETYSep．2013文章编号：0253－9993（2013）09－1646－05矿井瞬变电磁法波场变换与数据处理方法研究程久龙1，邱浩2，叶云涛1，闫国才1，周健1，程丰波1，张珊珊1（1．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；2．煤炭科学研究总院矿山安全技术研究分院，北京100013）摘要：矿井瞬变电磁法探测电性界面分层的准确性关系到探测地质效果。
探讨了瞬变电磁波场变换理论，提出了矿井瞬变电磁波场变换算法，对实际矿井瞬变电磁数据进行了波场变换，提出了波场变换数据处理及成像方法，实现瞬变电磁剖面到拟地震剖面的转换，达到对电性界面的准确划分。
结合矿井顶板岩层富水性探测的工程实例对矿井瞬变电磁波场变换及其数据处理方法的实用性和有效性进行了验证，取得了较好的地质效果。
研究表明:矿井瞬变电磁波场变换及数据处理方法能够提取瞬变电磁数据中所包含的电性界面信息，解决矿井瞬变电磁法探测在准确确定电性界面方面的不足，突出弱异常进而提高分辨率。
关键词：矿井瞬变电磁法;波场变换;数据处理;拟地震处理;电性界面中图分类号：P631.3文献标志码：A收稿日期：2013－05－06责任编辑：韩晋平基金项目：国家自然科学基金资助项目（51034003，51174210）；高等学校博士学科点专项科研基金资助项目（20120023110014）作者简介：程久龙（1965—），男，安徽安庆人，教授，博士生导师。
E －mail ：JLCheng@126．comResearch on wave-field transformation and data processing of the mine transient electromagnetic methodCHENG Jiu-long 1，QIU Hao 2，YE Yun-tao 1，YAN Guo-cai 1，ZHOU Jian 1，CHENG Feng-Bo 1，ZHANG Shan-shan 1（1．State Key Laboratory of Coal Resources and Safe Mining ，China University of Mining and Technology （Beijing ），Beijing 100083，China ；2．Mine SafetyTechnology Branch ，China Coal Research Institute ，Beijing 100013，China ）Abstract ：The detection accuracy of electrical interface by mine transient electromagnetic method （MTEM ）affects the geological surveying results．Authors first discussed the theory of transient electromagnetic field transforming ，proposed the algorithm of mine transient electromagnetic field transforming and calculated wave filed with actual surveying data ，and then created the method of wave-field data processing and imaging ，realized the transformation from mine transient electromagnetic section into pseudo-seismic section and accurate detection of the electrical interface．At last ，the practi-cability and effective of the wave-field transforming and data processing were proved by the actual exploration on the water-containing of coal roof．The conclusion show that the wave-field transforming and pseudo-seismic imaging and data processing can extract the electrical interface information of MTEM and supplement the deficiencies of the MTEM on detecting accurately the electrical interface ，highlight the weak anomalies and improve the resolution and increase exploration accuracy．Key words ：mine transient electromagnetic method （MTEM ）；wave-field transformation ；data processing ；pseudo-seis-mic imaging ；electrical interface不断频发的煤矿突水等事故成为制约我国煤炭行业健康发展的关键因素。
近几年来地球物理技术在矿井突水灾害探（监）测中发挥了极其重要的作用。
时间域瞬变电磁法为近年发展较快的一种地球物理方法，其在固体矿产勘查、水害防治等勘查领域均有广阔的应用前景和巨大的发展潜力，特别是在煤矿水害防治领域发挥了关键作用［1］。
瞬变电磁法勘探因其是体积勘探，含水地质异常体在断面图上通常第9期程久龙等：矿井瞬变电磁法波场变换与数据处理方法研究表现为低阻区域，而不能分辨实际情况中最为重要的电性界面，作为矿井瞬变电磁法一个重要的发展方向，基于波场变换理论的瞬变电磁拟地震成像技术因能够求解原瞬变电磁场本不包含的异常体的物性和几何参数而为矿井瞬变电磁精细探测提供了新的思路。
自从1980年Weidelt和Kunetz等由电磁场的波动形式和扩散形式的关系入手并推导出了电磁场扩散方程与电磁场波动方程之间对应的数学变换式以来，国内外学者对这一变换进行了一系列的研究［2－3］。
Isaev和Filatov引入了地震全息算法和聚焦变换方法，进行了磁偶极源瞬变电磁场波场变换成像试验，取得了一定的效果；Lee等于1989年证明了这种变换适用于任意源与矢量电磁场，并进行了简单二维模型波场反变换数值模拟［4］，1993年Lee等将瞬变电磁场随时间的衰减曲线转换为相应的波场随类时间的波传播曲线，得到了符合原始模型的电导率图像，取得了较好的效果［5］。
国内方面，陈本池研究了波场变换与偏移成像理论，实现了瞬变电磁波场变换，通过数值模拟得到了有源二维瞬变电磁场偏移断面图像［6］。
薛国强、李貅在瞬变电磁拟地震成像方面做了较为深入的工作，提出了从瞬变电磁场到波场的优化算法，通过数值计算证明了波场正逆变换方法的有效性［7］。
目前，国内外学者对瞬变电磁波场变换方面的主要研究工作集中在数值模拟，在方法实际应用以及煤矿井下全空间瞬变电磁勘探方面的研究还鲜有报道。
笔者在探讨瞬变电磁波场变换理论的基础上，提出了全空间波场变换数据处理及成像方法，对方法在矿井瞬变电磁超前探测与顶板富水性探测方面的实用性进行了分析和验证。
1波场变换原理瞬变电磁场分量与其相对应的波场之间的数学积分形式［6］为P（r，t）=12πt槡3∫"q e－q2/（4t）U（r，q）d q（1）其中，P（r，t）为瞬变电磁场分量；U（r，q）为待求波场；q为与时间t相对应的类时间变量，槡s。
将式（1）离散化并写成矩阵形式，有AU=P（2）其中，U=（u1，…，u j，…，u n）T，P=（p1，…，p i，…，pm）T，A为mˑn阶矩阵，只需求解式（2）即可完成瞬变电磁扩散场到波动场的转换。
对于矩阵（2）的计算有很多种方法，根据实际情况和计算量的不同，可利用矩阵分解等方法来求解矩阵方程［6］。
在实际瞬变电磁探测中，由感应电动势即可计算出用发送脉冲电流幅值归一化的磁感应强度随时间的变化率d B z （t）/d t，然后对其进行数值积分，即可得到矿井瞬变电磁垂直磁场值B z（t i），从而得到了关于瞬变电磁扩散场的基本数据t i和P i，那么，对应于瞬变电磁波动场时间q j时的波场变换值U j便可以通过矩阵方程（2）求解。
2数据处理方法波场变换后，瞬变电磁扩散场数据变换为波场数据，即瞬变电磁场随时间的衰减曲线变换为波场随类时间的变化曲线，变换后的波场曲线具有地震子波的传播特征，满足波动方程，那么便可以用地震数据处理方法对波场变换数据进行处理，提取几何界面信息，以提高分辨率。
由波场变换理论可知，各个测点波形的幅值变化程度上的差异对应于电阻率（电导率）变化程度，即瞬变电磁法波场变换的曲线形态在一定程度上反映电阻率（电导率）变化的剧烈程度。
但经波场变换后的曲线未经过处理，还不能反映地层电性界面的位置，必须结合各个测点的波场变换数据，对其进行进一步处理分析。
由于波场变换的特殊性，矿井瞬变电磁法波场变换处理流程同常规矿井瞬变电磁法处理流程有所区别。
图1为矿井瞬变电磁法波场变换处理流程，在矿井瞬变电磁数据中，由于从仪器中提取的每一测点对应于时间门t i的瞬变电磁数据量较少，且扩散场时间轴数据为不等间距，经波场变换后的波动场时间q j 也为不等间距，因此不能进行反褶积处理，波的传播速度同波形曲线密切相关，波动场数据量少，也不利于下一步的时深转换工作。
因此对瞬变电磁波动场数据进行高密度插值，将最初的较为稀疏波场变换数据插值得到光滑连续的波形曲线，为反褶积做准备，也能提高时深转换的精度。
本文中需要尽可能使曲线光滑且曲率延续，因此采用三次样条方法对其进行等间距高密度插值。
瞬变电磁仪采集的有效信号属于电磁场的中晚期阶段，低频成分为主，高频成分缺失，经波场变换得到的波场传播速度和波长比地震波场大很多，随着传播距离和传播时间的增大，子波延续时间变长，曲线变得宽缓，对距离分辨率降低［8］，因此，有必要对波场变换数据作进一步处理以提高分辨率。
反褶积是地震资料常用的处理方法之一。