瞬变电磁法实验报告

瞬变电磁法实验报告（精选6篇）

瞬变电磁法实验报告 篇1

瞬变电磁法野外数据采集

实 验 报 告

专业：勘察技术与工程

学号：060231 33

姓名：郭猛猛

瞬变电磁法野外数据采集



一、实验目的

1.掌握瞬变电磁法的工作布置及观测方法；

2.了解瞬变电磁法法在良导体或高阻体上的视电阻率异常特征。

二、实验器材

瞬变电磁仪一台，电源一个，多匝线框两个

三、实验原理

瞬变电磁法称时间域电磁法 Time domain electromagnetic methods ,简称 TEM,它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二次涡流场的方法。其基本工作方法是:于地面或空中设置通以一定波形电流的发射线圈,从而在其周围空间产生一次电磁场,并在地下导电岩矿体中产生感应电流,断电后感应流由于热损耗而随时间衰减。衰减过程一般分为早、中和晚期。早期的电磁场相当于频率域中的高频成分,衰减快,趋肤深度小,而晚期成分则相当于频率域中的低频成分,衰减慢,趋肤深度大。通过测量断电后各个时间段的二次场随时间变化规律,可得到不同深度的地电特征。

瞬变电磁仪的观测系统采用宽频带观测方式。因此，为了压制随

机干扰，提高信噪比，采用多次叠加技术。瞬变电磁法的探测深度除与介质导电性以及发射磁矩有关外，还与时窗选择有关。一般来说，中心频率越低，其时窗越往晚期方向伸延，这虽然有利于晚期信号 的观测，从而有利于对深部信息的采集，但由于早期信号观测不足导致浅部信息大量丢失。反之，中心频率越高其时窗向早期方向伸延这有利于对浅部信息的采集，但由于时窗的限制，其有效勘查深度亦受到限制。因此，在工作中根据具体的地质，地球物理条件，选择适当的中心频率是非常重要的。

对于重叠回线装置，在均匀半空间条件下，其感应电动势为：

由式可见V与t有着复杂的关系。在剖面测量中，基本的测量参数就是用发射电流归一的感应电动势值：V/I。

四、实验内容

在校园内找一片空旷的地方进行瞬变电磁法的模拟实验。

五、实验步骤

(1)按要求进行连接并经指导教师检查无误后方可开机；(2)开通主机，选择预置工作参数；

(3)按“采样”键开始测量，测量结束后返回主菜单，重新设置测点测线(其它设置不变)；

(4)全部测量完毕，应将数据传输至微机(由指导教师执行)，为下个实验打下基础。

瞬变电磁法实验报告 篇2

1 瞬变电磁法的基本原理

瞬变电磁法或称时间域电磁法 (Timedomainelectromagnetic methods) , 简称TEM, 它是利用不接地回线或接地线源向地下发射一次脉冲电磁场, 在一次脉冲电磁场间歇期间, 利用不接地线圈或接地电极观测二次涡流场的方法。

在电流断开之前, 发射电流在回线周围空间中建立起一个稳定的磁场 (如图1所示) 。在t=0时刻, 将电流突然断开, 由该电流产生的磁场也立即消失。一次磁场的这一剧烈变化通过空气和地下导电介质传至回线周围的大地中, 并在大地中激发出感应电流以维持发射电流断开之前存在的磁场, 使空间的磁场不会即刻消失。由于介质的热损耗, 直到将磁场能量消耗完毕为止 (见图2) 。

2 工程实践

任楼煤矿中六运输大巷, 位于中四采区北翼, 全岩巷道, 断面3.6m×3.3m, 锚梁网喷支护, 施工方位N304°。现已施工至Y23点前93m, 本区地质及水文地质基本情况如下:

2.1 构造

本区煤岩层为单斜构造, 巷道临近F2断层组, 预计小构造发育。

2.2 煤岩性 (巷道向前施工依次揭露)

1) 叶片状砂岩:深灰色, 分选性差, 薄层粉砂岩与灰白色细砂岩条带互层, 含炭质, 碎块状, 片状;2) 11煤:黑色, 碎块状, 结构简单, 煤厚0.3m±;3) 细砂岩:深灰~灰黑色, 质细, 性脆, 薄层状, 水平层理。

2.3 水文地质

本区距下部灰岩最小垂距13m±, 单孔最大出水量23m3/h, 说明此处灰岩富水性较弱。根据《煤矿防治水规定》计算此处安全隔水层厚度为17m, 为确保巷道安全掘进, 对巷道距太一灰小于17m段进行了注浆加固。本次探查、注浆加固及效果检验符合《安徽省煤矿防治水和水资源化利用管理办法》的规定, 并经专家论证, 具备掘进进尺条件。本区主要充水水源为顶底板砂岩裂隙水, 预计正常涌水量在0~5m3/h。

2.3.1 瞬变电磁法测线布置

超前探测点设计:巷道支护形式为锚梁网喷, 探测时迎头无前探梁。本次探测结合实际情况, 采用竖直剖面探测方式。竖直剖面探测方式:在迎头布置三个方向超前探测点, 分别为左帮45°、巷中、右帮45°, 每个探测方向从仰角60°至俯角60°, 每10°间隔做13个探测点 (如下图) ;共计39个物理点。

2.3.2 探测平面示意图:

2.4 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超前探测的成果图如下 (见附图) :

本次探测共获得物探成果对比图1张:附图为中六运输大巷迎头前方左前45°、正前方、右前45°三个方向竖直探测视电阻率等值线剖面图, 探测是从顶板仰角60°至底板俯角60°范围, 每10°间隔绘制的视电阻率等值线成果图。图中x轴坐标表示在巷道顶底方向勘探高度与深度;图中y轴坐标表示在巷道探测方向探测的长度。

从图中可以看出:探测范围内存在两处主要低阻异常区, 视电阻率值8~10Ω·m, 分别位于———左帮45°方向前方70~120m、顶板0~10°方向 (即距顶板0~20m) ;巷中方向前方60~120m、距巷道顶底板10m以浅范围;结合地质资料知2014-17#β=12°N=293°L=163m钻孔在126m位置出水, 水量20m3/h, 出水点位置与左帮45°方向前方探测到的低阻异常位置基本对应。综合分析认为低阻异常为受断层F2∠58°H=25~125m及其伴生断层局部发育含水裂隙体影响所致。

附图:

3 结论和建议

综合本次瞬变电磁法超前探测成果及掘进巷道水文地质资料分析, 得以下结论:

1) 本次瞬变电磁法探测最大有效距离为120m。

2) 综合分析认为本次探测的低阻异常为受断层F2∠58°H=25~125m及其伴生断层局部发育含水裂隙体影响所致。

3) 建议巷道施工过程中采用钻探控制, 加强顶底板管理及水文地质调查。

本次工作成果表明, 采用瞬变电磁法结合已有水文地质基础资料综合分析, 对掘进工作面超前探测行之有效, 同时对于复杂地质条件下的煤矿防治水工作具有重要的指导意义。

摘要：本文以任楼煤矿瞬变电磁法工程实践为例, 主要论述了顺便电磁勘探技术在矿井水害防治方面的应用。采掘实践证明, 瞬变电磁成果的应用基本消除了矿井水害风险。

关键词：瞬变电磁法,水害防治,应用

参考文献

瞬变电磁法实验报告 篇3

关键词：老空水 电法 探查 治理

1 概况

山西长治郊区三元南耀吉安煤业有限公司是由山西三元煤业股份有限公司（51%）控股，长治市郊区西白兔乡南村村民委员会（49%）参股的股份有限公司，由耀南、耀北、耀东、中丰煤业四座煤矿重组整合而成，矿井建设规模60万吨/年，井田面积1.9707km2，现主要开采煤层3号煤。井田内3号煤层底板最低标高750m，井田内奥灰水位为639-641m。奥灰水对井田3号煤层的开采无影响。兼并重组前原矿井均开采3号煤层，大面积被开采，老空积水分布较广，原老矿均无可靠的水文地质资料，在掘进期间老空水严重威胁安全生产。

瞬变电磁法或称时间域电磁法（Time domain electromagnetic methods），简称TEM，它是利用不接地回线或接地线源向地下发射一次脉冲电磁场，在一次脉冲电磁场间歇期间，利用不接地线圈观测二次涡流场的方法。勘探深度一般在120m左右，对突出危险性和灾害可能出现的位置作出定性或定量的评估判断后，采取有效防治水措施，从而实现安全掘进和回采的目的。

2 工作原理

井下设置通以一定波形电流的发射线圈，从而在其周围空间产生一次磁场，并在地下导电岩（矿）体中产生感应电流。断电后，感应电流由于热损耗而随时间衰减。衰减过程一般分为早、中和晚期。早期的电磁场相当于频率域中的高频成分，衰减快，趋肤深度小；而晚期成分则相当于频率域中的低频成分，衰减慢，趋肤深度大。通过测量断电后各个时间段的二次场随时间变化规律，可得到不同深度的地电特征。

瞬变电磁法探测仪器为福州华虹智能科技开发有限公司生产的YCS40（A）型矿用瞬变电磁仪。该仪器具有抗干扰、轻便、自动化程度高等特点。数据采集由微机控制，自动记录和存储，与微机连接可实现数据回放。根据本次探查任务的要求和巷道条件的实际情况，采用2m×2m的多匝数矩形回线装置进行测量。根据勘探任务要求，采用多匝数线框，将线框直立于巷道。发射线框和接收线框为匝数不等，且发射线框和接收线框为一体的线框，以便于井下复杂的工作条件。主要技术参数如表1：

3 瞬变电磁法工程实例

3.1 测点布置 利用瞬变电磁法探测3102工作面运输顺槽前方是否存在老空积水。首先在3号煤皮带运输大巷，采用偏移排列测线布置，以B6导线点为中，向左侧延伸30m，右侧延伸40m，对巷道顶板15度和顺层方向进行探测；具体见测点布置及施工方案示意于图1和图2。

图1 瞬变电磁法探测测点布置及施工示意图

图2 探测区域位置示意图

3.2 物探成果 图3、图4为吉安煤业3102运输顺槽测深探测视电阻率等值线拟断面图，图中皮带大巷30m处为3102运输顺槽开口位置，横向表示探测水平距离，纵向表示探测深度。根据上图分析，3102运输顺槽掘进前方60-95m范围内存在局部高阻异常区，阻值相对较高，推测可能为前方破碎带，赋水可能性较小；在3102运输顺槽掘进方向左右两侧10m外，阻值较低，存在赋水的可能性。

根据瞬变电磁法物探成果，在3102工作面运输顺槽掘进方向两侧低阻区域进行了重点布设钻孔，对高阻正常区域也进行了少量布孔检查，全面共设计施工8孔/480m进行钻探验证，经钻探验证掘进方向前方高阻异常区为受周边采空区影响顶板破碎带，掘进方向左右两侧10m外，低阻异常区有少量老空积水，放水约120m3。钻探结果与瞬变电磁法探测的结果基本一致，保证了此条巷道安全掘进。

4 结束语

通过运用该项技术，对井田内所有掘进工作面进行超前探测，超前预测预报，对掘进工作面的水文地质条件进行探查，提前制定防治水措施，保证了安全生产。在未使用该物探技术前，掘进巷道每次超前探查都需要施工8～10个钻孔，因对掘进前方的水文地质条件不清楚，设计钻孔时没有针对性，造成钻探进尺增加，影响了掘进效率。运用物探技术后，能有的放矢的设计钻孔，针对物探中的异常块段进行钻探验证，减少了钻探进尺，提高了工作效率。通过2012～2013年的实际验证，节省资金24万元，提高掘进单头进尺20%。瞬变电磁法物探与钻探相结合的探查技术在经济上合理、技术上可行、安全上更可靠，在今后的巷道掘进中可以得到广泛的应用。

参考文献：

[1]潘友忠.瞬变电磁法在矿井巷道掘进前方富水性探测中的应用[J].安徽地质，2010，20（2）：126-128.

[2]李乃民，李东徽.电磁法探测深度概述[J].能源研究与管理， 2012（01）.

[3]薛国强.论瞬变电磁测深法的探测深度[J].石油地球物理勘探，2004（05）.endprint

摘要：吉安煤业由耀南、耀东、耀北和中丰煤业4处矿井和新增区资源整合而成。兼并重组前原矿井均开采3号煤层，大面积被开采，地面通过物探得知存在9个老空积水区约209300m3和7个物探低阻异常区，在生产建设过程中科学合理地探测老空水准确积聚位置任务繁重。通过瞬变电磁法对受水威胁掘进巷道进行超前探查，根据物探技术成果再施工探查钻孔，对水害可能出现的位置作出定性或定量的评估判断，然后采取有效防治水措施进行治理，从而实现安全掘进的目的。

关键词：老空水 电法 探查 治理

1 概况

山西长治郊区三元南耀吉安煤业有限公司是由山西三元煤业股份有限公司（51%）控股，长治市郊区西白兔乡南村村民委员会（49%）参股的股份有限公司，由耀南、耀北、耀东、中丰煤业四座煤矿重组整合而成，矿井建设规模60万吨/年，井田面积1.9707km2，现主要开采煤层3号煤。井田内3号煤层底板最低标高750m，井田内奥灰水位为639-641m。奥灰水对井田3号煤层的开采无影响。兼并重组前原矿井均开采3号煤层，大面积被开采，老空积水分布较广，原老矿均无可靠的水文地质资料，在掘进期间老空水严重威胁安全生产。

瞬变电磁法或称时间域电磁法（Time domain electromagnetic methods），简称TEM，它是利用不接地回线或接地线源向地下发射一次脉冲电磁场，在一次脉冲电磁场间歇期间，利用不接地线圈观测二次涡流场的方法。勘探深度一般在120m左右，对突出危险性和灾害可能出现的位置作出定性或定量的评估判断后，采取有效防治水措施，从而实现安全掘进和回采的目的。

2 工作原理

井下设置通以一定波形电流的发射线圈，从而在其周围空间产生一次磁场，并在地下导电岩（矿）体中产生感应电流。断电后，感应电流由于热损耗而随时间衰减。衰减过程一般分为早、中和晚期。早期的电磁场相当于频率域中的高频成分，衰减快，趋肤深度小；而晚期成分则相当于频率域中的低频成分，衰减慢，趋肤深度大。通过测量断电后各个时间段的二次场随时间变化规律，可得到不同深度的地电特征。

瞬变电磁法探测仪器为福州华虹智能科技开发有限公司生产的YCS40（A）型矿用瞬变电磁仪。该仪器具有抗干扰、轻便、自动化程度高等特点。数据采集由微机控制，自动记录和存储，与微机连接可实现数据回放。根据本次探查任务的要求和巷道条件的实际情况，采用2m×2m的多匝数矩形回线装置进行测量。根据勘探任务要求，采用多匝数线框，将线框直立于巷道。发射线框和接收线框为匝数不等，且发射线框和接收线框为一体的线框，以便于井下复杂的工作条件。主要技术参数如表1：

3 瞬变电磁法工程实例

3.1 测点布置 利用瞬变电磁法探测3102工作面运输顺槽前方是否存在老空积水。首先在3号煤皮带运输大巷，采用偏移排列测线布置，以B6导线点为中，向左侧延伸30m，右侧延伸40m，对巷道顶板15度和顺层方向进行探测；具体见测点布置及施工方案示意于图1和图2。

图1 瞬变电磁法探测测点布置及施工示意图

图2 探测区域位置示意图

3.2 物探成果 图3、图4为吉安煤业3102运输顺槽测深探测视电阻率等值线拟断面图，图中皮带大巷30m处为3102运输顺槽开口位置，横向表示探测水平距离，纵向表示探测深度。根据上图分析，3102运输顺槽掘进前方60-95m范围内存在局部高阻异常区，阻值相对较高，推测可能为前方破碎带，赋水可能性较小；在3102运输顺槽掘进方向左右两侧10m外，阻值较低，存在赋水的可能性。

根据瞬变电磁法物探成果，在3102工作面运输顺槽掘进方向两侧低阻区域进行了重点布设钻孔，对高阻正常区域也进行了少量布孔检查，全面共设计施工8孔/480m进行钻探验证，经钻探验证掘进方向前方高阻异常区为受周边采空区影响顶板破碎带，掘进方向左右两侧10m外，低阻异常区有少量老空积水，放水约120m3。钻探结果与瞬变电磁法探测的结果基本一致，保证了此条巷道安全掘进。

4 结束语

通过运用该项技术，对井田内所有掘进工作面进行超前探测，超前预测预报，对掘进工作面的水文地质条件进行探查，提前制定防治水措施，保证了安全生产。在未使用该物探技术前，掘进巷道每次超前探查都需要施工8～10个钻孔，因对掘进前方的水文地质条件不清楚，设计钻孔时没有针对性，造成钻探进尺增加，影响了掘进效率。运用物探技术后，能有的放矢的设计钻孔，针对物探中的异常块段进行钻探验证，减少了钻探进尺，提高了工作效率。通过2012～2013年的实际验证，节省资金24万元，提高掘进单头进尺20%。瞬变电磁法物探与钻探相结合的探查技术在经济上合理、技术上可行、安全上更可靠，在今后的巷道掘进中可以得到广泛的应用。

参考文献：

[1]潘友忠.瞬变电磁法在矿井巷道掘进前方富水性探测中的应用[J].安徽地质，2010，20（2）：126-128.

[2]李乃民，李东徽.电磁法探测深度概述[J].能源研究与管理， 2012（01）.

[3]薛国强.论瞬变电磁测深法的探测深度[J].石油地球物理勘探，2004（05）.endprint

摘要：吉安煤业由耀南、耀东、耀北和中丰煤业4处矿井和新增区资源整合而成。兼并重组前原矿井均开采3号煤层，大面积被开采，地面通过物探得知存在9个老空积水区约209300m3和7个物探低阻异常区，在生产建设过程中科学合理地探测老空水准确积聚位置任务繁重。通过瞬变电磁法对受水威胁掘进巷道进行超前探查，根据物探技术成果再施工探查钻孔，对水害可能出现的位置作出定性或定量的评估判断，然后采取有效防治水措施进行治理，从而实现安全掘进的目的。

关键词：老空水 电法 探查 治理

1 概况

山西长治郊区三元南耀吉安煤业有限公司是由山西三元煤业股份有限公司（51%）控股，长治市郊区西白兔乡南村村民委员会（49%）参股的股份有限公司，由耀南、耀北、耀东、中丰煤业四座煤矿重组整合而成，矿井建设规模60万吨/年，井田面积1.9707km2，现主要开采煤层3号煤。井田内3号煤层底板最低标高750m，井田内奥灰水位为639-641m。奥灰水对井田3号煤层的开采无影响。兼并重组前原矿井均开采3号煤层，大面积被开采，老空积水分布较广，原老矿均无可靠的水文地质资料，在掘进期间老空水严重威胁安全生产。

瞬变电磁法或称时间域电磁法（Time domain electromagnetic methods），简称TEM，它是利用不接地回线或接地线源向地下发射一次脉冲电磁场，在一次脉冲电磁场间歇期间，利用不接地线圈观测二次涡流场的方法。勘探深度一般在120m左右，对突出危险性和灾害可能出现的位置作出定性或定量的评估判断后，采取有效防治水措施，从而实现安全掘进和回采的目的。

2 工作原理

井下设置通以一定波形电流的发射线圈，从而在其周围空间产生一次磁场，并在地下导电岩（矿）体中产生感应电流。断电后，感应电流由于热损耗而随时间衰减。衰减过程一般分为早、中和晚期。早期的电磁场相当于频率域中的高频成分，衰减快，趋肤深度小；而晚期成分则相当于频率域中的低频成分，衰减慢，趋肤深度大。通过测量断电后各个时间段的二次场随时间变化规律，可得到不同深度的地电特征。

瞬变电磁法探测仪器为福州华虹智能科技开发有限公司生产的YCS40（A）型矿用瞬变电磁仪。该仪器具有抗干扰、轻便、自动化程度高等特点。数据采集由微机控制，自动记录和存储，与微机连接可实现数据回放。根据本次探查任务的要求和巷道条件的实际情况，采用2m×2m的多匝数矩形回线装置进行测量。根据勘探任务要求，采用多匝数线框，将线框直立于巷道。发射线框和接收线框为匝数不等，且发射线框和接收线框为一体的线框，以便于井下复杂的工作条件。主要技术参数如表1：

3 瞬变电磁法工程实例

3.1 测点布置 利用瞬变电磁法探测3102工作面运输顺槽前方是否存在老空积水。首先在3号煤皮带运输大巷，采用偏移排列测线布置，以B6导线点为中，向左侧延伸30m，右侧延伸40m，对巷道顶板15度和顺层方向进行探测；具体见测点布置及施工方案示意于图1和图2。

图1 瞬变电磁法探测测点布置及施工示意图

图2 探测区域位置示意图

3.2 物探成果 图3、图4为吉安煤业3102运输顺槽测深探测视电阻率等值线拟断面图，图中皮带大巷30m处为3102运输顺槽开口位置，横向表示探测水平距离，纵向表示探测深度。根据上图分析，3102运输顺槽掘进前方60-95m范围内存在局部高阻异常区，阻值相对较高，推测可能为前方破碎带，赋水可能性较小；在3102运输顺槽掘进方向左右两侧10m外，阻值较低，存在赋水的可能性。

根据瞬变电磁法物探成果，在3102工作面运输顺槽掘进方向两侧低阻区域进行了重点布设钻孔，对高阻正常区域也进行了少量布孔检查，全面共设计施工8孔/480m进行钻探验证，经钻探验证掘进方向前方高阻异常区为受周边采空区影响顶板破碎带，掘进方向左右两侧10m外，低阻异常区有少量老空积水，放水约120m3。钻探结果与瞬变电磁法探测的结果基本一致，保证了此条巷道安全掘进。

4 结束语

通过运用该项技术，对井田内所有掘进工作面进行超前探测，超前预测预报，对掘进工作面的水文地质条件进行探查，提前制定防治水措施，保证了安全生产。在未使用该物探技术前，掘进巷道每次超前探查都需要施工8～10个钻孔，因对掘进前方的水文地质条件不清楚，设计钻孔时没有针对性，造成钻探进尺增加，影响了掘进效率。运用物探技术后，能有的放矢的设计钻孔，针对物探中的异常块段进行钻探验证，减少了钻探进尺，提高了工作效率。通过2012～2013年的实际验证，节省资金24万元，提高掘进单头进尺20%。瞬变电磁法物探与钻探相结合的探查技术在经济上合理、技术上可行、安全上更可靠，在今后的巷道掘进中可以得到广泛的应用。

参考文献：

[1]潘友忠.瞬变电磁法在矿井巷道掘进前方富水性探测中的应用[J].安徽地质，2010，20（2）：126-128.

[2]李乃民，李东徽.电磁法探测深度概述[J].能源研究与管理， 2012（01）.

瞬变电磁法实验报告 篇4

瞬变电磁法在探测煤矿采空积水区的应用

探测煤矿采空积水区通常较难,但可以充分利用瞬变电磁法对低阻地质体反应灵敏和分辨率高的特点,通过精细处理和分析研究,从而有效地探测采空积水区.以吉林某煤矿和山西某煤矿采空积水区探测为例,介绍了瞬变电磁法在探测煤矿采空积水区中的`应用及效果.

作 者：周韬 张开元 ZHOU Tao ZHANG Kai-yuan  作者单位：中国地质大学(武汉)地球物理与空间信息学院,湖北,武汉,430074;河南省煤田地质局,物探测量队,河南,郑州,450009 刊 名：中州煤炭 英文刊名：ZHONGZHOU COAL 年，卷(期)：2009 “”(9) 分类号：P631 关键词：瞬变电磁法   采空区   煤矿采空积水区   电阻率  

瞬变电磁法实验报告 篇5

1 矿井瞬变电磁法基本原理

矿井瞬变电磁法勘探技术以地面瞬变电磁法勘探的基本原理为理论基础, 并在其基础上经过发展演化而来, 所不同的是, 矿井瞬变电磁法需要在井下巷道内有限的空间中进行施工, 瞬变电磁场的响应在线圈平面的上下2个空间分布, 即呈现全空间分布[4,5,6]。全空间瞬变电磁法测量装置接收回线中的感应电动势为巷道周围空间有效探测范围内所有介质围岩电性特征的综合响应, 为全空间岩性电性特征的综合响应。在探测掘进巷道前方、煤层顶底板含水层是否含水或者是否存在导含水构造时, 依据是其视电阻率值是否较围岩视电阻率值低, 因此矿井瞬变电磁法视电阻率公式具有非常重要的意义。

矿井瞬变电磁法视电阻率ρτ计算公式:

式中, C为全空间响应系数;μ0为真空磁导率;S为发射回线的面积;N为发射回线匝数;s为接收回线面积;n为接收回线匝数;t为二次场衰减时间;V/I为归一化二次场电压值[5]。

2 矿井瞬变电磁法影响因素

矿井瞬变电磁法测量环境位于井下巷道内, 各种回线组合产生的瞬变电磁响应为全空间响应, 回线组合的尺寸比地面小得多 (一般为2 m) , 加上井下巷道底板铺设铁轨、工字钢支护、锚杆支护、电缆和运输胶带支架等设施的影响, 使得矿井瞬变电磁测量比地面复杂得多, 这些设施在井下瞬变电磁法测量中能产生很强的瞬变电磁响应, 对矿井瞬变电磁法数据采集、资料处理和解释工作有着重要的影响。巷道侧帮工字钢支护、锚杆支护在重叠回线组合中必然产生很强的瞬变电磁响应。图1为井下侧帮实际测量的工字钢支护、锚杆支护瞬变电磁响应电位衰减曲线, 曲线共同点是衰减平缓、光滑。比较2条电位衰减曲线可以看出, 锚杆支护的瞬变响应电位衰减曲线幅值最小;工字钢支护的瞬变电磁响应最大, 随延时由小到大, 差别逐渐增大。

巷道内的矿井机械设备也能产生很强的瞬变电磁响应。图2为巷道正前方探测时掘进机分别距掘进面8, 10 m瞬变电磁响应电位衰减曲线。比较2条电位衰减曲线可以看出, 矿井机械距离远近对矿井瞬变电磁的影响程度不同, 距离越近其影响程度越高, 瞬变电磁响应越强, 电位衰减曲线越圆滑。

巷道侧帮工字钢支护不但影响侧帮探测, 而且对超前探测也具有相当强的影响。图3为工字钢支护条件下的超前探测掘进方向多测道图, 从图3可以看出, 工字钢支护对不同方向的探测的影响程度的不同。综上所述, 在井下巷道进行测量中, 巷道支护性质发生改变或巷道内存在金属设施时, 会引起瞬变电磁电位衰减曲线发生变化。

通过对多个不同矿井瞬变电磁勘探实际工作, 矿井瞬变电磁数据采集环境不同 (巷道所处地层、支护条件以及其他金属设施) 对矿井瞬变电磁数据有一定的影响。对于固定的矿井设施, 在实际工作时要注意数据采集时保持方向、距离、角度的一致性, 使其对矿井瞬变电磁的影响一致, 从而发现地质异常体。根据不同矿井的采集环境总结出其标准曲线, 对实际观测曲线进行校正, 可以消除环境因素的影响, 提高矿井瞬变电磁的解释精度。图4为某矿超前探测校正前后的视电阻率断面图对比。

由图4可以看出, 校正前左侧明显比右侧低, 而校正后掘进方向两侧没有明显的电性异常, 实际掘进过程也未发现异常。

3 勘探实例

河南省某矿为了探查一3煤21020工作面底板及巷道开拓期间掘进面前方的含水性, 为煤矿防治水及安全生产提供参考资料, 采用矿井瞬变电磁法进行巷道掘进面前方以及工作面煤层底板的含水性探测工作。

(1) 工作面概况。21020工作面走向长度800m, 倾向宽度180 m。开采煤层为一3煤层, 其顶板为L3灰岩, 底板为L2灰岩, 寒武系灰岩岩溶裂隙含水岩组为一3煤底板间接充水含水岩组。在回采期间, 煤层顶板L3灰岩含水层遇小构造或裂隙溶隙时, 常有淋水和滴水。煤层底板L1、L2灰岩含水层与下伏的寒武系灰岩岩溶裂隙含水层之间隔水层较薄, 受断层构造及采动影响, 煤层底板灰岩含水层与寒武系灰岩含水层之间产生了水力联系。受区域地质构造控制和相邻矿井长期疏水降压的影响, 石炭系、寒武系灰岩的补给条件简单, 仅在丰水期有明显的渗漏越流补给现象, 平时以消耗含水层静储量为主。

(2) 勘探成果及验证情况。工作面掘进过程中进行47次超前探测, 工作面完成后对工作面内进行探测, 每次探测均对其进行探测环境影响校正, 47次超前探测, 划分了富水异常区4处, 编号为B1—B4;工作面探测划分寒武系灰岩富水异常区8处, 编号为A1—A8 (图5) 。巷道掘进过程中未发生涌水, 工作面共布置16个钻孔验证物探异常, 3个钻孔未见涌水现象, 其他钻孔涌水, 钻孔最大涌水量80m3/h, 最小涌水量0.5 m3/h, 保证了工作面的安全生产, 验证了校正的成果。

4 结论

(1) 矿井瞬变电磁能够探测巷道掘进面前方和工作面内断层、陷落柱等隐伏构造的富水异常情况。

(2) 井下数据采集过程中, 巷道环境对矿井瞬变电磁信号有一定的影响, 应引起重视, 总结不同干扰类型下矿井瞬变电磁响应曲线特征, 对其进行必要的校正可以消除假异常, 提高矿井瞬变电磁的解释精度。

参考文献

[1]姜志海.巷道掘进工作面瞬变电磁超前探测机理与技术研究[D].徐州:中国矿业大学, 2008.

[2]姜志海, 岳建华, 刘志新.矿井瞬变电磁法在老窑水超前探测中的应用[J].工程地球物理学报, 2007, 4 (4) :291-294.

[3]王杨州, 于景邨, 刘建, 等.瞬变电磁法矿井超前探测[J].工程地球物理学报, 2009, 6 (1) :28-32.

[4]刘志新, 岳建华, 刘仰光.扇形探测技术在超前探测的应用研究[J].中国矿业大学学报, 2007, 36 (6) :822-825.

[5]于景邨.矿井瞬变电磁法勘探[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2007.

瞬变电磁法实验报告 篇6

摘要：近年来随着浅部金属矿越来越少，地质找矿的重点转向深部找矿，找矿的难度也越来越大，而借助物探方法找矿，可以有效的提高找矿效率。本文主要介绍瞬变电磁法（简称TEM）与高精度磁法在新疆某金矿中的应用，通过进行瞬变电磁法与高精度磁法工作，基本圈出了成矿有利部位，为钻探验证提供了物探依据。

关键词：瞬变电磁法；高精度磁法；构造破碎；视电阻率

一、引言

瞬变电磁法是以不接地回线或接地长导线供以双极性脉冲电流产生激发电磁场，在该电磁场的激励下，导电地质体受感应而产生涡旋电流。由于导电地质体非线性，所以脉冲电流从峰值跃变到零，一次磁场立即消失，而涡流并不立即消失，有一个瞬变过程，这个过程的快慢与导体的电性参数有关。地质体的导电性愈好，涡流的热耗损愈小，瞬变过程则愈长。这种涡流瞬变过程，在空间形成相应的瞬变磁场，脉冲电流关断期间在地表观测瞬变磁场，即观测二次磁场，就可发现地下异常地质体的存在，从而确定地下导体的电性结构和空间分布形态。

高精度磁法在固体矿产勘查中的作用主要是直接找矿和间接找矿，并查找在空间上或成因上与成矿有关的地层、构造、岩浆岩、蚀变岩、矿化带等控矿因素，从而对工区内地质构造、岩体或矿产分布作出准确的推断。

二、工作装置及参数选取

1）瞬变电磁仪采用加拿大Geonics公司PROTEM67系列瞬变电磁法仪器。由于测区的工作环境干扰主要为第四系覆盖较厚的噪声干扰，发射框边长取300×400米的矩形边框为最佳观测边框，发射电流选择16A。TEM接收的有用信号主要为纯二次场（即二次电位），故开展工作前进行试验，选择发射频率25 Hz，叠加次数750次，可以将有用信号全部记录下来。

2）高精度磁法测量采用捷克生产的质子磁力仪，磁力仪的精度为±1nT，分辨率为0.1nT。由于本区正常场在57400-60400nT之间，且磁场平稳，变化不大，故设置调谐为57400-60400nT；生产时选择探头离地面约2.4米。

三、典型实例

本文选择工作区内具有代表性的12线作为实例。

1）区内地质背景

工作区位于西准噶尔褶皱带西北缘萨吾尔复向斜北翼，萨吾尔晚古生代岛弧东段，成矿区带属哈萨克斯坦扎尔玛～萨吾尔金铜成矿带。

区内出露地层有泥盆系中泥盆统萨吾尔山组（D2s）、上泥盆统塔尔巴哈台组（D3t）地层；石炭系下石炭统黑山头组（C1h）地层；二叠系下统哈尔加乌组（P1h）、卡拉岗组（P1k）地层，如图1。

图1 工作区地质图

2）矿产特征

区域内目前发现的矿产主要有金、铜、石灰岩和煤等矿种，有阔尔真阔腊金矿、布尔克斯岱金矿、科克托别地区金矿和科克阔腊金矿化点。金矿类型主要是与火山岩有关的浅成低温热液型和构造蚀变岩型。

3）岩矿石物性特征

矿区内岩矿石电、磁性参数如表1

表1 岩矿石电性参数、磁参数统计表

岩石名称标本块数η平均值

（%）ρ平均值

（Ω·m）K

（4π×10-6 SI）

褐铁矿化安山岩201.648790.15

辉长岩202.64142668.2

矿区岩性主要为辉长岩体和安山岩体，如表1所示，位于矿区南东边的辉长岩电阻率相对较高（840～3100Ω·m），所对应的磁化率值较高；而褐铁矿化安山岩电阻率相对较低，约为800Ω·m，所对应的磁化率值较低。金矿体主要受构造控制，赋存于下石炭统黑山头组碳质粉砂岩与侵入辉长岩体接触带部位，由于岩石较破碎，所以电阻率较低，约为150-300Ω·m。不过在所有的物探测量中，测量结果体现的是一种体积效应，当目标体的规模与其周围地质体比较要小得多的情况下，就算二者物性差异十分显著，也不会有明显的局部异常反映。所以测定的物性参数只作为本次工作的参考。

4）异常分布特征

由图2可以看出，在260—500号点标高140-250m对应有一视电阻率为400-700Ω·m的中阻异常，向下延伸不大。在520—720号点标高60-400m对应有一个产状近直立的相对低阻异常，该异常视电阻率在150-300Ω·m之间，向下延伸较小，本次TEM测深基本已探测到它的底板。740号点为一个明显的断裂带分界点，这与地质图上所反映出的已知断裂相吻合，720—1100号点所对应的低阻异常是由于断裂两侧岩石破碎含水导致的。

图2 新疆某金矿12线地物综合剖面图

5）异常解释推断

区内矿化蚀变类型较多，基本呈带状、透镜状、椭圆状分布且多与构造走向一致，均分布于安山岩中，主要蚀变有硅化、钠化、青盘岩化、绢云母化、毒砂、黄铁矿化及碳酸岩化。各蚀变类型具分带特点，它们与断裂构造、浅成侵入岩体和矿化关系密切。结合磁法剖面图与地质图可以看出，在260-500号点的中阻异常可能是安山岩体引起的；520-720号点位于磁法0值点右侧，对应的低阻异常体经钻探验证，在67.7m、144.1m分别见到了两层品位较好呈透镜状的盲金矿体，矿体处于构造破碎接触带中，金平均品位约为2.15×10-6，经钻孔对矿体的追索控制，大致推测出了矿体的走向以及厚度。结合地质可以推断该低阻异常体为构造破碎接触带引起的，为成矿有利地段，有较好的找矿潜力，可以作为下一步工作的重点找矿靶区。

瞬变电磁法与高精度磁法结合的综合物探方法找矿，能有效地解决单一地球物理勘探方法在解释方面存在的多解性，并且有助于完成目标体勘探的互补，尤其是当矿体与断裂构造、岩体等有关时，结合磁法的0值点与TEM的低阻异常带就可以很好地圈出含矿有利部位，能有效的为钻探验证提供物探依据。在如今的有色金属矿找矿工作中，物探扮演着重要的角色。

四、结语

1）通过对钻孔的套合可以看出高精度磁法与瞬变电磁法的结合在该矿区找矿的有效性。

2）通过本次物探工作，在该区发现了成矿有利地段，并且圈出了品位较好的金矿体。

3）通过本次物探工作，并且经过总结，推测出含矿有利部位的视电阻率在150-300Ω·m之间，并且所对应的磁异常正负异常梯度带左右，为后续钻孔验证提供了物探依据。

4）不同的物探方法相结合，能更有效的圈出找矿有利部位，消除干扰，所以今后的找矿可以结合激电、TEM、重力、地震等综合物探方法的找矿新思路，通过这些方法的结合，来提高地球物理勘探解释的可靠性。

参考文献：

[1] 李貅.瞬变电磁测深的理论与应用[M].陕西科学技术出版社.2002.

[2] 蒋邦远.瞬变电磁法勘探[M].北京：地质出版社，1998.

[3] 刘天佑.磁法勘探[M].地质出版社，2003.