瞬变电磁法在铁矿采空区的研究应用

孙志朋 赵彦博 霍文杰

摘 要：伴随着铁矿资源快速开发，其采空区日益成为地质灾害的高发区，工程施工的障碍区。本文主要介绍瞬变电磁法（TEM）的原理及在铁矿采空区的应用，由于瞬变电磁法在施工中效率较高，地形对其影响较小，其对异常响应较强分辨率高等优点，本文重点对燕山西部铁矿地下采空区进行研究，通过瞬变电磁方法查明采空区及其影响区域在勘查范围的空间分布特征，为治理地质灾害、工程可行性研究和施工图设计提供可靠的地质依据。

关键词：瞬变电磁法；铁矿采空区；勘探

中文分类号：P631；文献标识码：A

引言

改革开放以来中国经济飞速发展，伴随经济的快速增长，钢铁产能不断攀升对铁矿石的需求也大幅度增加，中国对铁矿石资源的过度开采致使在全国许多地区形成采矿采空区，同时人们不合理的规划乱采乱挖致使采空区面积大小不一，形状各异，形成众多采空隐患区，采空区及其影响区域成为地质灾害，安全事故频发的高危地带，同时此区域亦是工程施工的重大障碍，因此对铁矿采空区的具体位置，形状大小以及内部结构必须进行详细的了解。

铁矿采空区探测研究的根本目的是为了寻找出采空区的具体位置，形状大小及内部结构，为避免地质灾害，减少经济损失，保障施工进度和安全提供可靠依据。当前对于采空区的探测方法有多种，归纳起来主要分为两种工程地工程地球物理法，工程钻探法[4]。

1 实际应用

1.1 工区地质概况

测区大地构造位于新华夏构造体系第三隆起带中太行山隆起与华北沉降带的过渡地带中，北东向的新华夏系及南北构造是本区的构造骨架，处于中朝准地台-山西断隆-太行台拱-武安凹断束的西部，形成向东倾斜的单斜地层。

1.1.1 发射线框试验

根据测区内目的层埋深，结合以往瞬变电磁工作经验，选用20匝5m×5m线框尺寸进行试验。根据试验结果绘制了瞬变电磁2.5Hz发射线框探测深度曲线图由曲线图可以看出5m×5m线框的最大探测深度为200m左右，其探测深度能满足本次生产需要，线框二次场衰减正常，分辨率高，更有利于分辨異常形态。故本次生产选用5m×5m发射线框。

1.1.2 发射频率试验

发射频率试验在测区J4、J5连接线上进行，选用5m×5m发射线框，2.5Hz、6.25Hz、12.5Hz的发射频率进行试验。

1.2 数据处理与解释方法

1.2.1 资料处理的重点是保证数据及图件的客观性。由于信号较弱，故利用了人机对话方式，对实测TEM资料的噪声进行了处理。

1.2.2 试验数据处理过程中，在提取弱信号时，分别使用了高斯低通滤波、距离加权滤波、移动平均及3、5、7、9、11点滤波器，同时利用多测道叠加技术，使得弱信号有所加强。

1.3 工区资料成果解释

根据解释结果圈出采空区异常的平面分布，由于采空区物性变化具有复杂性，这样解释能够充分考虑到相对异常的问题，故按断面解释具有较好的客观性。

由于本次的主要工作目的是在磁铁矿中寻找采空区，根据当地水文地质资料得知，该地区年降水量中等偏少，无常年性地表径流，受含水层及地表水影响较小，故推测该地区采空区中并无富水或者未完全富水，在物探断面等值线图中我们对相对较高视电阻率闭合区域进行了分析，在这些区域中结合当地的收集资料及区域地质特征进行深一步研究得出采空区域总计14个，已在推测采空区区域用红色圆圈勾画出，见下图。

2.结论与建议

2.1 结论

（1）瞬变电磁法在铁矿采空区中具有较好的应用前景，其在提高探测深度和在高阻地区寻找低阻地质体是最灵敏的方法，具有自动消除噪声源，且无地形影响，分辨能力强等优点由于在本次研究区中瞬变电磁法能较快的布置测线，完成研究进度，具有施工效率高，使得它在当前的地质勘探中成为重要方法；

（2）受勘探区内局部高压线及勘探区其他的干扰影响，瞬变电磁数据采集部分数据质量有所下降，在野外数据采集及资料处理中虽然已采取了相应的技术措施，但解释成果的可靠性会受到一定的影响，另外由于地表地物及地形影响致使实际生产中舍弃了一些坐标点。

（3）建议在后期工作过程中，将遇到的水文地质情况、出水量情况、异常地质情况和资料验证情况等及时反馈给我方，以便我们调整和修改因已知资料不足所产生的解释误差，通过对比进一步提高资料解释的准确性。

参考文献

[1] 罗鸷，曹盛道，赵颖超.采空区探测的物理勘探方法[J].中国科技信息，2010，（8）：69-71.