以岩石电性差异为基础的瞬变电磁超前探测技术
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工作。
４ ．由于瞬变电磁法 的探测深度仅取决于大地 电阻率和仪 的层的地球物理特性 。 ２ ．格式转换 ： 即把原始数 据从由瞬变电磁仪中存储 的数 器的采样时间 ， 故可通过调节发送功率、 仪器采样时间 ， 方便地 据格式 ， 经过专用程序处理转化为计算全区视电阻率可用的特 控制探测范围。
的重要 手段 。文章介 绍了瞬变 电 磁超前探测技术的基本原理和方 法， 并通过某地 区勘探 实例说 明 了 该方法的有效性与
实用 性 。
关键词 ： 井瞬变电磁法 ； 矿 井下超前探测 ； 多匝小回线； 物探技术 ； 水文地质探 测
中图分类号 ：６ １ Ｐ ３ 文献标 识码 ： Ａ 文章编号 ：０ ９ ２ ７ （ ００ ０ － ０４ ０ １０ — ３ ４ ２ １ ）４－ ４ － ２ ０
一
、
矿 井瞬变 电磁 法工作原理
题， 同时受地形影响较小。
断裂破碎 带和其 它局部地质构造 目 的位置 、 、 标 形态 １ ．观测断电后 的纯二次 场 ， 了复杂的一次场补偿 问 变化情况 ， 克服 产状、 规模、 埋深等。 瞬变电磁法勘探成果的资料解释应 以理论 及模拟图形 为基础 ， 区的物性差异为前提 ， 以测 结合地 质及其 他物化探方法和工作环境进行 ， 资料解 释中最重要和最基本 的 部分是对资料 的定性分析 和解 释 ，定性 解释是定量解 释的基
础。对采区瞬变电磁测深资料的解释步骤为 ： １ ．调查测区的现有地质物探资料 ， 以便确定测 区地层 、 目
２ 单 脉冲激发 就可得 到多信息 的整条 瞬变 电场 衰减 曲 ． 线， 通过加 大发射功率和多次叠加 ， 可大幅度地提高信噪 比， 加 大勘探深度 。 ３ ．采用不接地 回线装置 ， 宜于各种地理 环境下 的野外 适
７ ．在高阻 围岩地 区不会 产生 地形起伏 的假 异常 ， 在低 阻 应采用全 区视电阻率公式进行计算 。 ‘ ４ ．在对视 电阻率进行反演解释 时（ 时深转换 ）要将＿（） ， ｐｔ ｆ 围岩区， 由于是多道观测， 早期场的地形 影响也较易分辨。
曲线反演转换成ｐ ｈ 曲线 。 ） （ ５ ．在制作视 电阻率平面 图和断面图时 ， 将它 与地震勘探 考虑到井下巷道空间的限制 ， 了能有效 的探 测巷道迎头 结果进行层 位对 比， 为 并根据其相关性 ， 确定视 电阻率断面 图中 含水构造 ，以便能够准确判断迎头是否存在 富水异常情况 ， 矿 目 标层所在 的位置 。
发射和接收线框为２ ２ ｍ× ｍ回 随着物探技术的不断发展 ， 在煤矿防治水工作 中越来越多 井瞬变电磁法采用重叠 回线装置 ， 线。 回 重叠 线装置既可以在狭窄的巷道空间中进行各种角度的 旋 的应用 了物探方法 ， 综合物探技术已成 为水文地质探测 的重要 移动 ， 同时也增加了发射功率 ， 有效的延伸了探测深度。 手段。特别 是最近几年来 ， 多匝小 回线装置形式 的矿井瞬变电 转、 在巷道迎 头做 超前 探测过程 中，可以根据探测的任务要 磁技术应用 ， 凭借多匝／ ｌ线装置的小 体积 、 ｂ￣ ｌ 强探测方向性 、 大 求， 通过调整线圈与巷道底板之间的角度来改变线圈法线的指 探 测距 离、 高分辨率等特点 ， 在对巷道 掘进头前方 断层及其 岩 从而获取巷道掘进头前方不 同层位及方 向的地电信息。即 溶、 破碎带 、 陷落柱、 裂隙发育 区等构造 的赋水 Ｉ 生的快速准确预 向， 使发射 、 接收 回线装置 的法线能 测、 预报有着非 常重要 的作用。下 面结合 山西某煤矿的瞬变 电 首先从巷道迎头 的一侧 开始 ， 够垂直巷道侧面 ， 以便进行测量 ， 接着旋转回线装置 ， 并且使装 磁法勘探实例进行说明。
并剔除干扰 畸变点 。 ５ ．采用不同的装置形式 ， 以相应地提高横向、 可 纵向分辨 定数据格式 ， ３ ．可以根据实测电位衰减的时间响应 曲线来换算成视 电 能力 。
由于在采 区进 行水文勘探时 ， 一般要求 目的 ６ ．对发送回线的形状、 方位和点位要求 不严 ， 测地工作 简 阻率 的时间 曲线 ， 层较深， 因此可采用晚期场定义的视电阻率公式计算， 否则则 单， 可通过流水作业达到极高的工作效率。
２ １年第 ４ ００ 期 （ 总第 １９ ） ３期
中 高 术企 国 新技 业 、
（
Ｃ ｍｕａｖｔＮＯ． ９ ｕ ｌｉｅ ｔ ｙ １ ） ３
Ｎ ．０ ０４ １ ．０ ２
以岩石电性差异为基础的瞬变电磁超前探测技术
苏俊 辉 刘 朋 ，Biblioteka Baidu
（． １ 霍州煤电集 团团柏煤矿地测科 ， 山西 霍州 ０ １０ ；． ３ ４０ ２中国矿业大学资 源学院 ， 苏 徐 州 ２ １０ ） 江 ２０ ８ 摘要 ： 随着物探技术 的不断发展 ， 在煤矿 防治水工作 中越来越 多的应用 了物探 方法 ， 综合物探技术 已成 为水文地质探测
置的法线方 向与巷道 的侧 帮成逐渐增大的夹角进行分别探测 ； 在回线装置 的法线方 向与巷道迎头界面垂直时 ， 在主迎头断面 瞬变 电磁法 （ ｒ ｓ ｎ Ｅｅｔ ｍ ｇ ｅｃＭ ｔｏ ， Ｔａ ｉ ｔ ｌ ｒ ａｎｔ ｅｈｄ 简称 Ｔ Ｍ） ｎ ｅ ｃｏ ｉ Ｅ 均匀布置２～ 个测点 ； ４ 在巷道迎头另一侧时重复上面的操作 。 是利用不接 回线或 电极 向地下发送脉 冲式一次 电磁场 ， 用线圈 三、 资料解释 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 瞬变电磁资料解 释，就是根据勘探 区域的地球物理特征 、 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 Ｔ Ｍ响应的时间特性 和空间分布特征来确定地质构造的空 间 Ｅ 法。 分布特点 ， 例如 ， 覆盖层厚度变化、 垂向岩性分层和岩层 的横向 瞬变电磁法与其它 电法相 比， 具有 以下特点 ：
４ ．由于瞬变电磁法 的探测深度仅取决于大地 电阻率和仪 的层的地球物理特性 。 ２ ．格式转换 ： 即把原始数 据从由瞬变电磁仪中存储 的数 器的采样时间 ， 故可通过调节发送功率、 仪器采样时间 ， 方便地 据格式 ， 经过专用程序处理转化为计算全区视电阻率可用的特 控制探测范围。
的重要 手段 。文章介 绍了瞬变 电 磁超前探测技术的基本原理和方 法， 并通过某地 区勘探 实例说 明 了 该方法的有效性与
实用 性 。
关键词 ： 井瞬变电磁法 ； 矿 井下超前探测 ； 多匝小回线； 物探技术 ； 水文地质探 测
中图分类号 ：６ １ Ｐ ３ 文献标 识码 ： Ａ 文章编号 ：０ ９ ２ ７ （ ００ ０ － ０４ ０ １０ — ３ ４ ２ １ ）４－ ４ － ２ ０
一
、
矿 井瞬变 电磁 法工作原理
题， 同时受地形影响较小。
断裂破碎 带和其 它局部地质构造 目 的位置 、 、 标 形态 １ ．观测断电后 的纯二次 场 ， 了复杂的一次场补偿 问 变化情况 ， 克服 产状、 规模、 埋深等。 瞬变电磁法勘探成果的资料解释应 以理论 及模拟图形 为基础 ， 区的物性差异为前提 ， 以测 结合地 质及其 他物化探方法和工作环境进行 ， 资料解 释中最重要和最基本 的 部分是对资料 的定性分析 和解 释 ，定性 解释是定量解 释的基
础。对采区瞬变电磁测深资料的解释步骤为 ： １ ．调查测区的现有地质物探资料 ， 以便确定测 区地层 、 目
２ 单 脉冲激发 就可得 到多信息 的整条 瞬变 电场 衰减 曲 ． 线， 通过加 大发射功率和多次叠加 ， 可大幅度地提高信噪 比， 加 大勘探深度 。 ３ ．采用不接地 回线装置 ， 宜于各种地理 环境下 的野外 适
７ ．在高阻 围岩地 区不会 产生 地形起伏 的假 异常 ， 在低 阻 应采用全 区视电阻率公式进行计算 。 ‘ ４ ．在对视 电阻率进行反演解释 时（ 时深转换 ）要将＿（） ， ｐｔ ｆ 围岩区， 由于是多道观测， 早期场的地形 影响也较易分辨。
曲线反演转换成ｐ ｈ 曲线 。 ） （ ５ ．在制作视 电阻率平面 图和断面图时 ， 将它 与地震勘探 考虑到井下巷道空间的限制 ， 了能有效 的探 测巷道迎头 结果进行层 位对 比， 为 并根据其相关性 ， 确定视 电阻率断面 图中 含水构造 ，以便能够准确判断迎头是否存在 富水异常情况 ， 矿 目 标层所在 的位置 。
发射和接收线框为２ ２ ｍ× ｍ回 随着物探技术的不断发展 ， 在煤矿防治水工作 中越来越多 井瞬变电磁法采用重叠 回线装置 ， 线。 回 重叠 线装置既可以在狭窄的巷道空间中进行各种角度的 旋 的应用 了物探方法 ， 综合物探技术已成 为水文地质探测 的重要 移动 ， 同时也增加了发射功率 ， 有效的延伸了探测深度。 手段。特别 是最近几年来 ， 多匝小 回线装置形式 的矿井瞬变电 转、 在巷道迎 头做 超前 探测过程 中，可以根据探测的任务要 磁技术应用 ， 凭借多匝／ ｌ线装置的小 体积 、 ｂ￣ ｌ 强探测方向性 、 大 求， 通过调整线圈与巷道底板之间的角度来改变线圈法线的指 探 测距 离、 高分辨率等特点 ， 在对巷道 掘进头前方 断层及其 岩 从而获取巷道掘进头前方不 同层位及方 向的地电信息。即 溶、 破碎带 、 陷落柱、 裂隙发育 区等构造 的赋水 Ｉ 生的快速准确预 向， 使发射 、 接收 回线装置 的法线能 测、 预报有着非 常重要 的作用。下 面结合 山西某煤矿的瞬变 电 首先从巷道迎头 的一侧 开始 ， 够垂直巷道侧面 ， 以便进行测量 ， 接着旋转回线装置 ， 并且使装 磁法勘探实例进行说明。
并剔除干扰 畸变点 。 ５ ．采用不同的装置形式 ， 以相应地提高横向、 可 纵向分辨 定数据格式 ， ３ ．可以根据实测电位衰减的时间响应 曲线来换算成视 电 能力 。
由于在采 区进 行水文勘探时 ， 一般要求 目的 ６ ．对发送回线的形状、 方位和点位要求 不严 ， 测地工作 简 阻率 的时间 曲线 ， 层较深， 因此可采用晚期场定义的视电阻率公式计算， 否则则 单， 可通过流水作业达到极高的工作效率。
２ １年第 ４ ００ 期 （ 总第 １９ ） ３期
中 高 术企 国 新技 业 、
（
Ｃ ｍｕａｖｔＮＯ． ９ ｕ ｌｉｅ ｔ ｙ １ ） ３
Ｎ ．０ ０４ １ ．０ ２
以岩石电性差异为基础的瞬变电磁超前探测技术
苏俊 辉 刘 朋 ，Biblioteka Baidu
（． １ 霍州煤电集 团团柏煤矿地测科 ， 山西 霍州 ０ １０ ；． ３ ４０ ２中国矿业大学资 源学院 ， 苏 徐 州 ２ １０ ） 江 ２０ ８ 摘要 ： 随着物探技术 的不断发展 ， 在煤矿 防治水工作 中越来越 多的应用 了物探 方法 ， 综合物探技术 已成 为水文地质探测
置的法线方 向与巷道 的侧 帮成逐渐增大的夹角进行分别探测 ； 在回线装置 的法线方 向与巷道迎头界面垂直时 ， 在主迎头断面 瞬变 电磁法 （ ｒ ｓ ｎ Ｅｅｔ ｍ ｇ ｅｃＭ ｔｏ ， Ｔａ ｉ ｔ ｌ ｒ ａｎｔ ｅｈｄ 简称 Ｔ Ｍ） ｎ ｅ ｃｏ ｉ Ｅ 均匀布置２～ 个测点 ； ４ 在巷道迎头另一侧时重复上面的操作 。 是利用不接 回线或 电极 向地下发送脉 冲式一次 电磁场 ， 用线圈 三、 资料解释 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 瞬变电磁资料解 释，就是根据勘探 区域的地球物理特征 、 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 Ｔ Ｍ响应的时间特性 和空间分布特征来确定地质构造的空 间 Ｅ 法。 分布特点 ， 例如 ， 覆盖层厚度变化、 垂向岩性分层和岩层 的横向 瞬变电磁法与其它 电法相 比， 具有 以下特点 ：