矿井瞬变电磁探测技术系统与应用

纪改玲+++沈钟++++宋玉斌

摘要：矿业生产作为国家支柱产业之一，其对于国家能源发展和工业建设有着重要作用。因此矿业发展一直以来都是国家关注重点领域，而随着近几年我国各行业安全生产意识不断提升，使得矿井勘探技术成为我国矿业发展主要研究重点之一。本文介绍了矿井瞬变电磁探测技术相关原理以及技术特点，并提出了相关发展建议。供相关专业人士探讨和研究。

关键词：矿井；瞬变电磁仪；水害；探测

近几年，随着我国经济发展，使得对于煤矿等矿产资源的需求也在不断提升。而由于矿井事故等新闻在各大媒体上不断出现，使得人们对于矿井生产安全的关注也在不断提升。矿井瞬变电磁探测技术作为一种先进探测技术，对于促进灾难预防与排除有着非常重要作用。矿井瞬变电磁探测技术已在我国东部多个地区进行了应用，取得了良好效果。

1瞬变电磁探测技术原理

目前在我国大多数矿井采用直流电法勘探技术进行相关勘测。这种探测技术应用成熟并且成本较低。但是其在实际应用中也易受到矿井内部环境干扰，从何影响数据准确性。而瞬变电磁探测技术凭借其自身特性，极大提高了相关勘测准确度。

瞬变电磁探测技术是指利用不接地的回线，向矿井下发送电磁场，并利用电磁场间隔期间，测量相应介质所产生二次场，从而通过分析相关数据得出其中的各项信息。矿井瞬变电子技术主要应用范围是在地下几百米深度的岩层进行，而在该深度岩层中进行工作时，由于空间限制，使得其只能使用多匝小回线进行探测。在矿井中，相应电感应电动势能够充分反映所在岩层典型特征，其主要体现在矿井瞬变电磁视电阻率，通过相关数据可以使管理人员充分了解矿井以下情况，方便依据实际情况采取相应的开采方案，保障生产安全。

2瞬变电磁探测技术介绍

瞬变电磁探测技术作为一种新型勘探技术，其余结合了探测、成像等多个方面综合技术。通过这些技术综合应用，可以使矿井内部情况得到充分表现，从而使相关工作人员可以采取合理方案和措施应对突发状况。矿井瞬变电磁探测所包含技术主要包括：多项交叉探测技术、数据成像技术。

2.1多项交叉探测技术。多项交叉探测技术对于矿井瞬变电磁相关数据收集有着非常重要意义和作用。在收集到矿井瞬变电磁相关数据后，绘制顺层切片面件或者水平切片，从而更加直观地反映矿井下地址在某一水平高度上的相关特征，从而为相关工作提供更加准确数据资料。在矿井下进行瞬变电磁探测工作面顶板和底板时，其相关探测线分别布置在工作面机巷和风巷近工作面一侧，而对于垂直测线断面观测系统，可以根据实际的勘测地理环境采取相应位置和角度，保证数据精确性。

2.2数据成像技术。数据处理和成像技术是矿井瞬变电磁探测中一个重要组成部分，目前主要应用软件是中国矿业大学研制的相应系统。其主要处理步骤如下：首先，进行收集与处理。按照观测方向，对数据中归一化感应电位值进行相应提取，再进行滤波处理，通过相应计算方法得到视电阻率衰减具体情况。其次，进行时深转换。时深转换主要是将数据处理得到的相关电阻率变化情况转化成深度轴，再进行换算。最终计算出的信号传播速度与介质磁导率、探测天线有效边长等都有着一定关系。再次，进行数据提取。在进行完时深转换之后，可以得到电阻率再不同深度变化情况，再利用差值可以得到探测范围内所有深度情况下视电阻率，从而得到相应数据。最后，绘制切片图。根据提取结果，在相应水平高度平面内提取式电阻率，从而生成相应等值线图，并经过处理之后得到切片图件。

3矿井瞬变电磁探测技术装置特点

矿井瞬变电磁探测技术性能和装置对于最终探测结果有着非常重要影响，其技术特点和装置特点主要表现在：

3.1技术特点。由于矿井瞬变电磁探测技术是通过分析二次场衰减趋势来得到相应的数据，因此其相比于传统勘测方式有着一系列优势。这些优势包括：对地质结构反应灵敏、体积效应相对较小、横向与纵向的分辨率相对较高、占用空间小、可以进行超前探测、采用非接触式探测法、相应勘探工作开展方便。

3.2装置特点。目前，矿井瞬变电磁探测主要采用是多匝小回线磁偶极源，此装置可以与地质地貌有着比较好的耦合。并且响应曲线较为简单，接收电平也相对较高，因此可以较为方便地进行铺设，同时保证相关数据分析较为既准确。

4矿井顺便电磁以发展情况

矿井瞬变电磁探测技术在国外已有较长的发展历史，其相关技术应用也较为成熟。目前国际上较为先进的产品是由加拿大公司Geonics所生产EM系列、Crone所生产PEM系列以及澳大利亚公司所生产SIROTEM系统。这些产品已在国际上得到了广泛应用，取得了良好的实际应用效果。

而随着近几年我国安全生产意识不断提高，国内很多企业也逐渐开始相关设备研发和生产工作。目前国内的主要产品有：西安物化研究所生产LC系统、中国有属工业总公司北京矿产地质研究所生产的TEM-3S系统。这些仪器主要是地面探测仪器。而目前在国内，还没有用于井下数据采集的相关系统。

5相关改进建议

矿井内部环境是复杂而多变。因此其勘探技术不仅仅要考虑地质环境本身状况，同时还要与水文、钻探等多个领域进行合作。因此在未来。矿井瞬变电磁探测技术需要结合多方面面角度来开展相应工作，从而保证探测数据准确性。同时为了加快数据处理速度，需要对相关算法进行优化和调整，保证地质环境切片可以充分反映地质状况，获取相应数据资料。

同时，核心技术缺失是我国很多科研领域都普遍面临的问题。对于矿井瞬变电磁探测技术来说也是如此。因此相关部门需要加大相应科研投入，促进其核心技术研发，提高相关科研人员培训，并在实际开采过程中进行积极运用。通过这些积极措施，可以使我国矿井勘探技术得到了长足发展，从而提高我国矿业生产效率，实现可持续发展。

最后，作为一种新型技术，矿井瞬变电磁探测在应用时，可能会影响到一些矿业单位生产效率。因此有关部门年需要做好相应扶持工作，对应用新技术的企业给予一定补贴，从而促进相关产品进步、推广。

参考文献：

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[3] 岳建华，姜志海.矿井瞬变电磁探测技术与应用[J].能源技术与管理，2006，（5）：72-75.endprint