瞬变电磁法勘探在矿山含水采空区的应用研究

1 瞬变电磁法的影响因素

1.1 观测系统的电磁噪声

通常情况下，含水低的岩石电阻率较高，而含水高的地下介质电阻率较低。探测系统很难区别噪音和数据信号，并会遭到外界电磁干扰。电磁噪声偶尔会干扰乃至覆盖数据信号，进而干扰基础理论探测的深度。人文电磁干扰均值到达0.2mv/m

，强干扰区域偶尔到达5mv/m

，主要是工业电源干扰。瞬变电磁仪可以合理有效抗干扰，多选用正负半周电源控制周期性干扰信号，叠加次数控制随机性干扰。随机噪声仅仅数据预处理中的一种噪音控制，但在具体工作中最好是避开干扰源。

1.2 功率—灵敏度

除此之外，TEM的功率灵敏度也十分关键，大功率和灵敏度是互相关联的概念。一个是固定的，另一个是可调的。比如说，当发射功率提升时，接收器的灵敏度减少。为了合理有效控制电磁干扰，仅仅提升仪器设备的灵敏度是无法满足需要的。在瞬变电磁法中，为了获取更大的时间窗信噪比，时常运用尽量多的透射磁矩来探测地下地质体。

1.3 回线边长

通常回线边长越长，出现异常波幅越大，从而到达临界点。事实上，很多时候勘探时间不足，会干扰勘探工作效率，提升勘探成本。而瞬变电磁勘探通常选用50×50m、100×100m或200×200m重叠回路仪器设备。按照矿体埋深，将环边长度设定为0.25倍，可到达预期目标。

2 几种常用装置的比较与选择

2.1 重叠回线与偶极装置的比较

重叠回线装置与偶极装置的比照反映，重叠回线装置在野外使用便捷，能够探测多种电磁场分量，提升反演地质表述的分辨率，尤其适合用在陡倾薄板状导体的勘探。发射线圈和接收线圈分离处理后，超顺磁磁力效应和感应激发极化效应显著降低，信噪比提升。事实证明，重叠回线装置表现更强于偶极装置，主要原因有以下几点：

（1）从导体耦合的方面看来，重叠回线装置与导体的耦合成效良好，异常波幅高于偶极装置，更有助于反演分辨率的提升。

（2）岩层为导体时，“烟圈”效应对感应电压响应曲线形状的影响不一样，重叠回线测出的感应电压－时间曲线更简洁明了、更真实、无符号变动；但是，偶极装置观测到的感应电压－时间曲线较为错综复杂，且有符号变动。该方式可用来解析热传导环节中遇到的围岩异常形式。

（3）信息采集环节中，偶极应在测量点前后反复挪动。为了能施工简单，不能过大约束探测深度。由此可见，重叠回线接收电平高，穿透深度好，异常形式表述简单。

2.2 重叠回线与大定回线源装置的比较

大定源回线装置发射线圈选用几百米到几公里的矩形回线，接收线圈用小线圈沿垂直在发射矩阵长边的测量线逐点探测。该装置对实地工作需求不严格，偶尔会直接采用数个信号接收器来控制成本。适合用在埋深比较大、勘察区域蜿蜒曲折、山峦起伏等阻碍物较难布置动源电路的区域。但是，当围岩为良导体时，大定源回线装置的围岩效应错综复杂，其时域特性在框外或框内是不一样的。同时，由于接收点区域的变动，异常体的响应与围岩的响应混杂在一起，故此为了能取得异常体的响应表现形式，必须对围岩的电磁响应展开校准。

业内广泛认为，大定源回线装置的地质噪声高于其余机器设备。当重叠回线装置的导电和埋设情况较好时，响应变动不显著，在导电围岩与异常体的接触带上可取得显著的异常表现形式。结果显示，瞬变电磁法运用于导电围岩或导电覆盖层时，优越性愈发显著。

2.3 工作仪器选择

2.3.1 Terra TEM瞬变电磁系统

选用动力发射机、高速数字仪表等专业设备，提升了瞬变电磁法的探测深度。Terra TEM是由具备数年野外作业实践经验的地球物理学家设计的，极大的触控屏和直观性的菜单栏使Terra TEM变成行业市场上采用最普遍的电磁系统中的一种。附件能够借助及时性缩减、处理、收集和可视化数据，全面提高系统使用性能。仪器较大输出电流达到10A，能够像众多大功率瞬态仪器一样用来深度探测。该仪器可用来探测多回线装置。

式中：s为脑电信号；Q1为对脑电信号进行1/4位数；Q3为对脑电信号进行3/4位数。根据提取好的脑电信号特征，采用ELM和SVM分类器分别对测试数据和训练数据进行警觉度状态的分类。

选择32，64，128，256和512展开实验，叠加频次越多，所需的时间越长。比如说，一个512次的叠加耗费的时间是256次的双倍。针对脉冲干扰源，科学合理地叠加频次能够有效地遏制和整合异常，增强数据信息的信噪比。

2.3.2 工作参数

只要人有恒，万事都能成。陈建辉把自己的想法再一次与家人沟通，终于得到了家人及亲戚朋友的支持。七月初，陈建辉与浙江的朋友取得了联系，第二次自费到浙江实地考察棉纺织业的发展情况。考察取经回来后，陈建辉把自己想成立合作社的想法，书面向团领导作了汇报，并很快得到了批复。陈建辉随即与十一连五名职工合伙注册成立了“棉丝眠”农业合作社。

长江江豚属于小型齿鲸类，是近岸型动物，野外观察数据显示，长江江豚大多在离岸200 m左右的水域活动，这与其生理结构和喜食鱼类的分布密切相关。江豚喜欢靠近岸边浅水区活动，据周开亚等[12]调查研究，野外记录的75%个体活动在水深9 m以下，枯水季节航基面6 m以上水面积都可以视为江豚适宜栖息地。通过查阅资料可知，江豚大多数分布于3～6 m水深的岸边区域。因此，在3～6 m的浅滩及枯水期高于6 m的水域是比较适合江豚生长的水深要求。

（1）发射频率：

发射频率一般来说包含探测深度和遏制50Hz工频干扰。按照此次勘探需用的探测深度，挑选符合探测需求的低频信号。故此，在本项目中挑选TerraTEM仪器的频率范围更加科学合理。即便选定仪器的最高发射频率为25Hz，也是低频检测。借助这个频率范围，能够将仪器的关断的时间降低到10s，增强有效的信号的强度，确保数据的可信性。

矿山开采对地层有决定性的影响，采空区在岩层压力的影响下，采空区上部生成的冒落带、破碎带和变形弯曲带的影响面积大，电性分布直接受到的影响，两种围岩的电性特点有显著不同，为瞬变电磁法和高精度观测采空区提供了地球物理先决条件。

从“烟圈”电流量的扩散深度公式

：

通过瞬变电磁发射线圈试验曲线图的结果分析，结合实际情况，最后选用发射线框为10m＊10m水15匝，接收线框5＊5m＊10匝，故此正确发射面积等同于1000m

，接收线框面积250m

。按照已知的采空区观测效果，明确最合适透射线框结构和透射频率，发射频率为4HZ叠加频次50次。

将10株单株小麦割下，运用三点弯法，在YYD-1茎秆强度测定仪上进行实验，换算出单株小麦的弹性模量，具体实验过程在此不再阐述。

（3）叠加次数：

通过国家对众多软件平台的强制要求，约束了网络上移动短视频内容违规、混乱的现象，一定程度上推动了短视频行业的健康发展，促进了整个短视频行业的良性竞争和整个商业的可持续发展。

（4）增益：

挑选2

～2

的增益值开展实验。在大干扰情形下，提升增益值能够有效地遏制噪声，增强信噪比。

（5）供电电流：

3.3.1 发射线框及接收线框试验

3 应用实例

3.1 工程概况

本项目井田山梁走向一般为西北－东南，总体地势中间低南北高。制高点处在井田南脊，海拔高度1310m，至低点处在井田西部河谷，海拔高度1000.4m，相对高差309.6m。井田内部结构构造跌宕起伏，沟谷纵横交错，地形跌宕起伏过大，属中山黄土地貌。按照采空区资料，13#矿层绝大多数采空区以巷道居多，总面积过大。8#采空区少，总面积小；11#在原矿中的占比较少。矿区地面沉降后，发生局部性塌陷缝隙。借助准瞬变电磁法，在勘探区域内发现了小矿窑采空区的界限，选定了积水区。

◎最重要的是养成好的习惯，提前几分钟就和宝宝说快要吃饭了。吃饭之前要和玩具拜拜。不能边吃边玩，而且最忌讳追着喂。会自己吃的宝宝尽量让他自己吃，即使用手抓着吃也可以。可以买个宝宝座，让宝宝和家人坐在一起进餐。此外，正餐好好吃就在两餐之间给些小点心、零食做奖励，不好好吃就啥也没有。

新生家庭和原生家庭是一组相对的概念。每个新生家庭都来自原生家庭，并成为下一组新生家庭的原生家庭。因此，家庭教育不是零起点，原生家庭中的家庭教育观念和行为会深深地影响到新生家庭。年轻家长要尽量与原生家庭保持健康的关系：所谓健康关系，就是看到关联，又能调整问题所在。

3.2 地球物理特征

（2）观测时间：

该矿区岩石以砂岩、泥岩居多，岩石自身具备磁性，磁性弱乃至无磁性。在自燃矿层的高热影响下，顶底岩石因高热而发生变质，生成带有深色磁性矿物的烧变岩石。随之温度的下降，热剩磁依旧很强，故此磁性也随之增强。用磁法划分勘探区矿层自然边界。

按照地层岩性，以露头小四极岩性为基础，AB=2m，Mn=0.6m，借助对30个基岩露头的持续观测，获取岩性电性主要参数，见表1和表2。

一般而言地层的电阻率在10～100（Ω．m）左右，矿层的电阻率通常在100～200左右（Ω．m），采空塌陷区的电阻率＞200(Ω．m)。几个地层的电阻率不一样，为本次资料解释提供了理论依据，也是本次勘探的基础。采空区电阻率高，以高阻居多；瞬变电磁法是观测高阻采空区的正确方法。矿层的电阻率都较低，而采空区主要表现为高阻率。故此，瞬变电磁法是观测高阻采空区的正确方法。

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①智慧交通管理服务使用先进的计算机和网络技术，可以对交通系统进行规划、管理和控制，从而实现交通动态的实时监测；

实践的需求催生理论的产生。通过图1可以看出，文献量发展趋势与我国八次国务院机构改革的时间大致吻合，并且在机构改革的年限，政府机构改革的文献量都会出现一个峰值。国家层面的决策道路由无数专家学者呕心沥血的研究铺就。尽管国务院前七次机构改革已经结束，但政府机构改革的探索依然在路上，所以相关文献研究依然呈现出一个上升的趋势。

3.3 装置参数试验及采空区已知性试验

瞬变电磁法采集数据时，电源电流量越大，信噪比越高，故此要尽可能采用过大的电源电流量。Terra TEM是常用于瞬变电磁的系统，其发射线圈的电流量需求为4～8A

。

先在已知采空区上选用4Hz发射频率主要参数开展试验：用不一样尺寸的发射线框对已知采空区开展试验，获取试验曲线图。

明确观测时间范围。t

和t

分别是最低延迟和最高延迟，h

和h

分别是最低和最高需用探测深度。ρ

和ρ

分别是区域地层的最低电阻率和最高电阻率。

3.3.2 已知采空区试验

从图1中1#和10#点的衰减曲线图能够得知，支柱曲线图噪声大，深层信息弱，无法正确体现信息。10#点衰减快于1#点，表明10#点高阻显著异常。

在已知的采空区进行了试验，由图2得知13#矿视电阻率切片电阻很高。从剖面图能够得知，采空区阻力极高，地面有显著裂缝。高阻反应满足实地条件，表明了瞬变磁场观测采空区的实效性。

3.4 数据处理

3.4.1 选择反演模型

研究视电阻率剖面和地层结构的电性变化，使用反演软件对已知井位剖面数据资料开展反演，正确体现地质体和构造的电性变化，并对观测数据资料开展曲线拟合。故此，在反演模型中，需要明确反演模型选用平滑模型，进而取得初始反演主要参数与反演主要参数的差值，进而下降反演的粗糙度。

3.4.2 反演成图

机遇总是留给有准备的人。2019年的空调市场虽然不乐观，却不乏增长驱动力，依然会有大量的新增需求涌现。比如，一二级市场的更新换代，三四级市场的普及购买；棚户区改造、城镇化提速、自贸区扩大等政府项目催生的新增需求，等等。空调企业只要把握住了这些机遇，就能实现逆势上扬。显然，“软硬两手抓”的新科空调正已经蓄力待发。在2019年，新科空调将推出挂机3大系列新品，柜机2大系列、8个款式、共16个型号，全面满足消费者对高端智能化产品的需求。“尽管国内国外形势依然错综复杂，空调市场也存在着诸多的风险及挑战，但是，我们依然有信心的在新的一年逆势而上，圆满完成任务。” 黎昕如此强调。

利用上述数据处理，最后用软件对评价数据信息实现筛选和反演。

事实上，此软件是依托于实地测量数据信息来查找多层地球物理模型的光滑解，以方差、拟合度和粗糙度为技术指标，获得的模型需要模型平滑，数据拟合误差最低。利用反演计算，最后获得一维恒电阻率剖面等值线图。

3.5 成果分析

研究发现，在采矿过程中，上覆岩层裂隙发育，上覆岩层稳定性受到严重破坏，地层越来越疏松、失水以至于坍塌，导电性明显降低，瞬变电磁产生局部高阻异常。

粒度最初被用在数据仓库中，表示数据单位中的数据细化和综合程度.粒存在不同的粒度，即粒的大小.粒度计算主要是为了建立以用户为中心的基于外部世界的概念，来简化对事物的认知，从而降低问题求解的复杂度.

采空区局部低阻异常反映了积水和蓄水。从低电阻率异常、矿层倾角测量和采空区倾角测量剖析了局部积水的概率。

依托于已知13#矿山工作面采空区瞬变电磁视电阻率等值线一般在200（Ω·m）～400（Ω·m）之间，从试验前有关物理学参数的最终结果能够得出，在这一基础上，采空区塌陷后视电阻率一般＜200（Ω·m）。故此，ρ>200（Ω·m）的异常通常情况下被看作是采空区的反应。视电阻率〈50（Ω·m），相对的采空区被看作积水采空区或顶底板富水段，为此判定积水或13#矿顶底板富水段。

4 结语

本篇文章利用实例，讨论了瞬变电磁法在矿山含水采空区的使用成效。通过对矿区地质、地球物理特点的剖析，认为瞬变电磁法是勘探低阻岩体相对高阻采空区的合理有效方法。

计算视电阻率和勘探深度，获得等效线剖面。通过异常划定解释原则，紧密结合实地钻探数据资料，在测区选定了含水采空区，与实地钻探数据资料基本相同，故此瞬变电磁法是勘探矿山含水采空区的合理有效方法。

[1]王佳佳,王晓飞.地面瞬变电磁法勘探在矿井中的应用[J].煤炭与化工,2021,44(4):41-43.

[2]潘江涛.基于矿山采空区工程的瞬变电磁法勘探原理分析[J].中国金属通报,2020(5):191,193.