大回线源瞬变电磁法用于煤矿灾害地质调查的可行性

阎晓东

摘要：煤矿采区有着多解性与复杂性的特征，如果使用单一地质调查方式，往往无法取得理想的调查结果，大回线源瞬变电磁法有着良好的响应能力，可以应用在煤矿断层与裂隙水性评价、煤层顶板水层划分等工作之中，该种方法可以有效防止电极接触条件变化对测试结果产生不良影响，测量效率高，精确度理想。本文主要分析大回线源瞬变电磁法用于煤矿灾害地质调查的可行性。

关键词：大回线源瞬变电磁法 煤矿灾害地质调查 可行性

煤矿资源对于我国国民经济的发展有着重要的地位，在社会的发展下，煤炭开采的深度也变得越来越大，同时，煤矿的水文地质问题也给煤矿安全生产带来了一定的影响，尤其是在采掘机械化程度的提升下，煤矿地质危害也变得越来越突出，传统的物探手段可以帮助勘探人员分析出煤矿的水文地质与地质构造情况，为安全生产工作奠定好基础，但是需要耗费较大的人力、物力、财力。而将大回线源瞬变电磁法应用在煤矿灾害地质的调查中即可很好的弥补传统物探手段的不足，下面就针对大回线源瞬变电磁阀在煤矿灾害地质中应用的可行性进行深入的分析。

1 瞬变电磁法的原理

瞬变电磁法的调查原理就是在不接地回线中用方波电流的形式来发送出一次电磁场，再用接收线圈来接收二次涡旋电磁场，这就能够帮助研究者利用电磁场时空分布特征来解决探测地质、寻找矿产等问题。电磁场在空气中的传播速度远远大于导电介质传播速度，在一次电流被断开时，感应电流会逐渐向外、向下扩散，强度越来越弱，最终趋于平衡，这也可以称之为“眼圈效应”，只要利用电磁场的变化规律就能够分析出大地电性的变化情况。

大回线源瞬变电磁法有着良好的响应能力，可以应用在煤矿断层与裂隙水性评价、煤层顶板水层划分等工作之中，该种方法可以有效防止电极接触条件变化对测试结果产生不良影响，测量效率高，精确度理想。

2 大回线源瞬变电磁法的工作原理分析

2.1 装置模式

大回线源瞬变电磁测量装置包括接收回线与发射回线两个内容，常见的测量装置有同点回线装置、分离回线装置与框一回线装置。其中，同点回线装置根据接收线圈与发射线圈的位置，又能够分为中心回线与重叠回线两种形式；分离回线装置也能够称之为偶极装置；框一回线装置也称之为大回线定源装置。

采用何种装置需要根据具体的施工条件、勘探目的以及装置特点来决定，大回线源瞬变电磁阀形态简单，横向分辨率高，基本不会受到旁侧的影响，但是在边线较长的情况下，会给野外施工带来一些困难，因此，在必要的情况下，可以适当增加接收回线与发射回线的边长，这不仅能够延长信号时间，还能够有效强化信号强度，提升探测的深度。

2.2 大回线瞬变电磁法装置与垂直磁场分布特征

大回线瞬变电磁法装置能够在框中同时测量多个数据点，测量效率十分的理想，其垂直分量近似均匀，不需要进行场源校正，在一定的条件下，可以在更大区域中观测，只要采取相应的矫正方法即可达到理想的观测数据，目前，大回线瞬变电磁法已经在煤矿灾害地质调查中得到了广泛的使用，并取得了理想的测量效果。

3 大回线源瞬变电磁法应用在煤矿灾害地质调查的可行性分析

3.1 测量仪器

常见的测量仪器有Geonice公司的EM37、47与57，GEO公司的SIROTEM-II、III等等，这些仪器已经开始在煤矿地质调查中得到了广泛的使用，目前，国内外的单位已经针对野外试验进行了科学的分析，研制出了一些勘探深度浅以及功率小的仪器。

3.2 常用的解释方法

在大回线源瞬变电磁法的解释技术上，常用的有一维反演与二维电阻率两种形式，其中，二维技术还处在初步研究结果，尚未进行大范围的推广和使用，三维正演能够采用积分方程进行解释，但是，计算量较大，因此，其使用也受到了一些限制。在近年来，一些新型TEM数据解释软件出现，其中代表性的就是Interpex公司研制的数据处理系统，系统计算方式有瞬变电磁阀、相位激电、频谱激电、直流电法与大地电磁法，能够实现对块状模型模拟、复合板状模型模拟以及层状介质模拟的计算。

3.3 预期解决的问题

大回线源瞬变电磁法虽然已经在我国应用了一段时间，但是主要还是应用在找矿上，在本世纪初，开始应用在煤矿防治与地下水勘察工作中。煤矿作为我国的重要能源，在具体的生产过程中，水害常常会给煤矿生产造成灭顶之灾。而大回线源瞬变电磁法应用在煤矿地质调查中可以解决以下几个问题：第一，由于采空区问题引起的积水；第二，由于陷落柱引起的积水与导水；第三，由于构造问题导致的岩溶水与含水层导通的问题；第四，由于构造情况引起的顶板与含水层的导通。

4 结语

总而言之，煤矿采区有着多解性与复杂性的特征，如果使用单一地质调查方式，往往无法取得理想的调查结果，而大回线源瞬变电磁法有着分辨率高、施工效率高、敏感度理想的优势，能够对矿区地质构造及水文情况进行定量评价，帮助工作人员采取相关的防治措施，该种方式是值得进行大范围推广和使用的。

参考文献：

[1]张德元，陈光明.瞬变电磁法在四川某矿水害探测中的效果[A].四川省煤田地质局论文集[C].2010.

[2]周磊，严良俊，何展翔，陈小斌.频率域线源近区（过渡区）测深理论初步研究[J].地震地质，2010（03）.

[3]薛国强，李貅，底青云.瞬变电磁法正反演问题研究进展[J].地球物理学进展，2008（04）.

[4]薛国强，李貅，郭文波，宋建平，底青云.从瞬变电磁测深数据到平面电磁波场数据的等效转换[J].地球物理学报，2006（05）.endprint