铁矿采空区的地球物理探测

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收稿日期 ２ ０ １ ０ ０ ５ ３ １； ０ １ ０ ０ ９ １ １． 修回日期 ２ 基金项目 中国科学院知识创新工程重要方向项目 （ ） 资助 ． Ｋ Ｚ Ｃ Ｘ ２ ＹＷ Ｑ ０ ４ ０ ７ 作者简介 周楠楠 ， 男， 中国科学院地质与地球物理所硕士在读 ， 研究方向为瞬变电磁理论与应用 ． １ ９ ８ ６ 年生 ， （ ： ） Ｅ ｍ ａ ｉ ｌ Ｚ ｈ ｏ ｕ ｎ ａ ｎ ｎ ａ ｎ ０ ８＠ｍ ａ ｉ ｌ ｓ ． ｕ ｃ ａ ｓ ． ａ ｃ ． ｃ ｎ ｇ
第２ ６卷 第２期 页码 ： ） ２ ０ １ １年 ４月（ ６ ６ ９～６ ７ ４
地 球 物 理 学 进 展
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Ｖ ｏ ｌ ． ２ ６，Ｎ ｏ ． ２ Ａ ｒ ． ２ ０ １ １ ｐ
周楠楠 ， 薛国强 ， 陈卫营 ， 等． 铁矿采空区的地球物理探测 ． 地球物理学进展 ， （ ） ： ： ／ ２ ０ １ １， ２ ６ ２ ６ ６ ９～６ ７ ４， Ｄ Ｏ Ｉ １ ０． ３ ９ ６ ９ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ４ ｊ ２ ９ ０ ３． ２ ０ １ １． ０ ２． ０ ３ ６． ， Ｚ ｈ ｏ ｕＮ Ｎ， Ｘ ｕ ｅＧ Ｑ， Ｃ ｈ ｅ ｎＷＪ 犲 狋 犪 犾．Ｇ ｅ ｏ ｈ ｓ ｉ ｃ ａ ｌｐ ｒ ｏ ｓ ｅ ｃ ｔ ｉ ｎ ｏｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｒ ｏ ｕ ｎ ｄｉ ｒ ｏ ｎｏ ｒ ｅｄ ｕ ｅ ｄ ｃ ａ ｖ ｅ ． 犘 狉 狅 狉 犲 狊 狊 犻 狀犌 犲 狅 犺 狊． ｐ ｙ ｐ ｇｔ ｇ ｇ ｇ 犵 狆 狔 （ ） ， （ ） ： ： ／ ｉ ｎＣ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ ２ ０ １ １， ２ ６ ２ ６ ６ ９～６ ７ ４， Ｄ Ｏ Ｉ １ ０． ３ ９ ６ ９ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ４ ２ ９ ０ ３． ２ ０ １ １． ０ ２． ０ ３ ６． ｊ
］ １ ３， １ ４ 应不是很 理 想 ［ ； 李 书 华， 张福祥等使用高精度
大地电磁层析 法 对 莱 芜 铁 矿 矽 卡 岩 型 铁 矿 采 磁测 ， 空区进行了综合地 球 物 理 勘 探 ， 指出了高精度磁测
１ ５］ 在铁矿采空区勘探中的重要作用 ［ ．
在实际工作中 ， 采用了大回线源装置 ， 用探头接 这种装置具有发射磁矩大 ， 场均匀及随距离衰减 收， 适合于 密 集 点 距 采 样 ， 精 细 探 测． 结合瞬 慢等特点 ， 变电磁探测的优势 ， 特别是瞬变电磁对低阻层有较 高的分辨能力 ， 对高阻层有较好的探测能力 ， 使得瞬 变电磁法在煤矿采 空 区 勘 探 中 发 挥 了 重 要 作 用 ， 尤 其是在高阻围岩煤矿采空区中发挥了重大作 用 瞬变电磁应用 于 煤 矿 采 空 区 的 地 球 物 理 依 ． 据是采空区与围岩的电阻率差异 ， 煤层被挖出后 ， 其
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铁矿采空区的地球物理探测
周楠楠１， 薛国强１， 陈卫营２， 闫 述３， 赵长胜４， 张 松４
（ 中国科学院地质与地球物理研究所 ，北京 １ 桂林理工大学 ，桂林 ５ １． ０ ０ ０ ２ ９； ４ １ ０ ０ ４； ２． 大庆石油Fra Baidu bibliotek司钻井分公司 ， 大庆 １ ） ３．江苏大学计算机科学与通信工程学院 ，镇江 ２ １ ２ ０ １ ３； ６ ３ ４ １ ２ ４．
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６ ７ ０
地 球 物 理 学 进 展
２ ６卷
部第三勘察院紧密 合 作 ， 对承唐铁路段的铁矿采空 区进行地球物理勘 察 工 作 ， 以快速有效查明采空区 的分布 、 埋深及规模 ． 瞬变 电 磁 法 属 时 间 域 电 磁 感 应 方 法 ， 具有的主 要特点 ： 使用同点装置工作 ， 异常幅值大 、 形态简单 ， 体积效应小 ． 瞬变电磁法的分辨率较高 ， 并且可以在 近区观测 ． 工作效率高的特 Ｔ ＥＭ 法具 有 装 置 轻 便 、 该方法本身受地形影响小 ． 使用回线源实现了装 点． 置的对称性 ， 可以减 少 断 面 的 不 均 匀 性 和 地 层 倾 斜
摘 要 由于铁矿采空区围岩导电 ， 给采空区的 有 效 识 别 造 成 一 定 的 困 难 ． 本文根据瞬变电磁的电磁场理论和磁法 对铁矿采空区的综合地 球 物 理 特 征 进 行 研 究 ， 结 合 测 区 内 铁 矿 采 空 区 的 特 点， 给出铁矿采空区的评判原 勘探原理 ， 认为充水后的铁矿采空区的瞬变电磁响应会表现为低电阻值特性 ， 同时， 磁异常特性会表现为高磁背景下的相对 则， 使用 Ｖ 并结 低磁响应 ． ８ 电法仪对河北遵化地区的承唐铁路沿线区域铁矿采空区进行瞬变电磁的地球 物 理 探 测 工 作 ， 合高精度磁法探测结果 ， 划分出铁矿采空区位置 ， 解释成果与后来查证的实际地质资料完全吻合 ． 关键词 铁矿采空区 ，低阻异常 ，瞬变电磁法 ，磁法 ： ／ Ｄ Ｏ Ｉ １ ０． ３ ９ ６ ９ ６ ３ １ 文献标识码 Ａ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ４ ２ ９ ０ ３． ２ ０ １ １． ０ ２． ０ ３ ６ 中图分类号 Ｐ ｊ
［ ９～１ ２］
本文 提 出 瞬 变 电 磁 法 与 高 精 度 磁 测 相 结 合 ， 通 过综合分析对比两 种 方 法 资 料 ， 研究铁矿采空区的 物性特征 ， 在实地调 查 和 区 域 地 质 资 料 分 析 的 基 础 上， 认为铁矿采空区围电阻率较低 ， 会表现为低电阻 本区铁矿采空区充水 ， 瞬变电磁响应会表现为 特性 ； 低阻特性 ， 同时 ， 铁矿采空区磁异常特性会表现为高 磁背景下的相对低 磁 响 应 ， 并根据此特性划分出采 空区 ．解释成果得到实际验证 ．
０ 引 言
承德至唐山铁路遵化界段分布着数十座铁矿竖 井， 在力田庄 、 罗秀 庄 、 张家坟等地竖井分布更加密
集， 形成多处地下铁矿采空区 ． 采空区分布情况不明 为铁路的修建埋下 了 巨 大 的 隐 患 ， 并且会对以后铁 路的安全运营产生 巨 大 的 不 利 影 响 ． 为了铁路安全 运营的需要 ， 中国科 学 院 地 质 与 地 球 物 理 所 与 铁 道
１～８］ 的影响 ［ ．
种情况下 的 铁 矿 采 空 区 瞬 变 电 磁 探 测 的 有 效 性 问 题， 需要进行深入的分析和研究 ． 张家奇等 ２ ０ ０ ５ 年河北地球物理勘 察 院 彭 朝 辉 ， 使用高精度磁测 ， 电阻率剖面法和激发极化法对冀 东式沉积变质型铁矿采空区进行了常规地球物理勘 指出了铁矿 采 空 区 的 激 发 极 化 特 征 和 磁 性 探工作 ， 特征 ， 并根据磁性异 常 的 位 置 结 合 高 极 化 率 异 常 和 但异常中心的对 电阻率异常推断了 采 空 区 的 位 置 ，
犌 犲 狅 犺 狊 犻 犮 犪 犾 狉 狅 狊 犲 犮 狋 犻 狀 狋 狅狌 狀 犱 犲 狉 狉 狅 狌 狀 犱 狆 狔 狆 狆 犵 犵 犻 狉 狅 狀狅 狉 犲犱 狌 犲 犱 犮 犪 狏 犲 犵 犵
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