下载文档原格式
瞬变电磁法在井田边界附近区域探测中的应用瞬变电磁法（Transient Electromagnetic Method，TEM）是一种广泛应用于地质勘探和资源探测的电磁物理方法，它通过检测地下介质中的电阻率差异来识别地下结构和矿产资源。
在地下水资源、石油和天然气勘探、环境地质和工程地质等领域中得到了广泛的应用。
本文将重点介绍瞬变电磁法在井田边界附近区域探测中的应用。
一、瞬变电磁法原理瞬变电磁法是通过在地面上激发电磁场，利用地下介质对电磁场的响应来获取地下介质的电阻率分布情况。
激发源产生的电磁波沿地下传播，当遇到电阻率不同的地层时，电磁波会产生反射、散射等现象，接收到的电磁信号会发生变化。
通过对这些变化进行分析，就可以推断出地下介质的电阻率分布情况，从而达到探测地下结构和矿产资源的目的。
1. 井田边界的确定在油田和气田开发中，井田边界的确定对于合理规划开发布局、优化井网配置、提高油气的开采效率和降低勘探开发成本具有重要意义。
传统的井田边界确定方法主要依靠地质资料、地震资料和井数据等，存在成本高、效率低的问题。
而瞬变电磁法具有快速、经济、高效的特点，可以通过对井田边界附近区域进行瞬变电磁法探测，确定地下电阻率的变化情况，从而识别井田边界位置。
2. 油气藏开发的辅助勘探在油气藏勘探开发中，瞬变电磁法可以作为辅助勘探方法，通过对油气藏附近地区的电磁响应进行分析，来识别可能存在的储集层、圈闭、构造、断层等地质构造特征，为油气藏的勘探开发提供重要的地质信息。
3. 地下水资源的探测瞬变电磁法在地下水资源勘探中也得到了广泛的应用。
在井田边界附近区域，常常存在着地下水和油气藏的相互影响关系，通过对井田边界附近区域进行瞬变电磁法探测，可以识别地下水的赋存状态和分布情况，为地下水资源的开发利用提供重要的地质信息。
4. 环境地质与工程地质应用瞬变电磁法在环境地质与工程地质领域的应用也日益增多。
在井田边界附近区域，地下构造、地下水位、地下水化学成分等对环境和工程地质具有重要的影响，通过对这些影响因素进行瞬变电磁法探测，可以为环境地质与工程地质勘察提供可靠的地质信息。
技术改造—292—等值反磁通原理瞬变电磁法探测薄层能力孟国旺（河北省煤田地质局水文地质队，河北 邯郸 056000）薄层探测是地质调查中常见的工作内容，像煤层探测、含水层探测等，SCTEM 在探测时，采取薄层中存在和不存在的时视电阻率进行比较，通过两者的差值分析地质情况。
由于视电阻率的概念不够全面，不能真实的表达出地层响应情况，尤其是电性变化方面，其在地层中结构复杂，仅靠视电阻率无法反映出每层地层中的真实电性变化。
因此，本文针对OCTEM 探测薄层能力进行分析，根据设定好的目标薄层，与其他薄层之间的电阻率比值，计算出不同薄层之间的相对异常，并与SCTEM 的探测结果进行对比，以此来确定OCTEM 探测薄层的能力。
1.瞬变电磁法分析瞬变电磁法可在强磁的条件下进行地质调查，不受外部环境的干扰，适用于城市和野外操作，且经济性好，并可获得高质量的调查数据，其在空间、资源、环境调查中应用非常广泛。
瞬变电磁法解决了地质调查在高密度植被区、城市建筑区、复杂地形中大量布设的难题，对地表和地下几乎无损害，是基于物理原理的探测技术，使用该方法，无需接地，不用接触，采取近场探测，可实现地表以下百米内的地质探测。
但是该方法在实际的应用中，会受到收发线圈互感影响，在探测的开始阶段有浅层盲区，也就无法接收到准确的信号，需要针对这一问题进行改进。
OCTEM 的出现，非常好的解决了这一问题，运用对偶电磁场理论，反向发射一次磁场，然后在反向发射过程中，使用收发线圈在反向对偶磁源正中间进行二次场反应的收发，进而形成等值反向磁通，矢量叠加后，总磁通等于零，所以在关闭发射磁场后，不会形成感应电动势，也就不会出现收发线圈互感问题，解决了探测浅层盲区的问题。
OCTEM 设备体积小，携带方便，探测速度快且准确度高，使其在工程地质调查中应用较为普遍。
2.OCTEM探测薄层能力分析图1 三层地电模型本文通过构建三层地电模型，针对OCTEM 探测薄层的能力进行分析。
瞬变电磁法在煤矿浅部构造探测中的应用在我国煤矿开采中裂隙突水是煤矿采掘或巷道掘进过程中经常遇到的地质灾害，采矿前期的一个重要的地质任务就是探测采区内构造的分布及地层的含（导）水性，查明是否存在断层、溶洞、裂隙等对开采可能带来不良影响的地质构造。
岩层中的孔隙水会使岩层电阻率降低，而瞬变电磁法对低阻导电层的反映相当灵敏，与其它电探方法相比，利用瞬变电磁法进行地下水勘查具有明显的优势，文章从瞬变电磁探测实例入手，探讨了瞬变电磁法探测浅部构造的可行性。
标签：断层瞬变电磁法低阻异常1引言矿井涌水是煤矿的致命灾害，在我国煤矿开采中，导致突水事故的原因主要有三种：一是灰岩岩溶水，二是砂岩裂隙水，三是老空水或老窑水[1]。
这三种原因形成的突水因素严重威胁着煤矿的安全生产，有时会造成巨大的经济损失和人员伤亡，因此，查明矿区复杂的地质构造尤其是水文地质情况（查清含水、涌水通道及富水区），以便及时采取防治措施，防患于未然，保证安全采煤已成为大水矿区亟待解决的首要问题[2]。
瞬变电磁法近20年来在国、内外发展比较迅速，这是因为它不仅具有较高的探测能力、探测深度大、工作效率高，且受旁侧地质体的影响也很小，电性层横向分辨能力较强，同时，对地表局部低阻体无静态效应，所以成为解决问题的首选方法[3]。
2仪器选择及参数设定本次瞬变电磁法勘探使用的是加拿大凤凰公司生产的V8多功能电磁法探测仪，该仪器具抗干扰能力强、测量动态范围大、体积小、功率大、施工方便及测量精度高等特点。
发射机发射电压最高可达140V，满足大电流、大深度的探测要求，发射和接收采用GPS卫星同步，智能化调整叠加次数，有效屏蔽人文电磁干扰，高精度中心探头，LCD大窗口实时显示电压衰减曲线和视电阻率曲线以及大容量数据存储和方便快捷的通信，并具有一定的预处理功能，是当前国际上最先进的电磁法探测系统之一。
3施工布置根据本次探测的实际要求，在本次瞬变电磁探测中，瞬变电磁施工测点延垂向断层走向方向布置，布置为100m×40m，即线距100m，点距40m。
浅析瞬变电磁法在掘进超前探测中的应用【摘要】瞬变电磁法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地下介质中引起的二次感应涡流场，从而探测介质电阻率的一种方法。
利用瞬变电磁法可高效、准确地探测掘进巷道工作面前方赋水状态，为矿井的安全生产提供参考依据。
文章对瞬变电磁技术的原理和应用进行了介绍。
【关键词】瞬变电磁法；巷道掘进；超前探测；应用1 瞬变电磁技术的原理瞬变电磁法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地下介质中引起的二次感应涡流场，从而探测介质电阻率的一种方法。
如图1所示，当发射线圈中电流突然断开后，地下介质中就要激励起二次感应涡流场以维持在断开电流以前存在的磁场。
二次涡流场呈多个层壳的“环带”形，其极大值沿着与发射线圈平面成30°倾角的锥形斜面随着时间的延长向下及向外传播，不同时间到达不同深度和范围。
二次涡流场的表现与地下介质的电性有关。
同类岩层相比，岩层较为完整时电阻率一般相对较高，引起的涡流场较弱；而岩层破碎尤其是富水时电阻率较低，引起的涡流场较强，所以通过观测二次涡流场就可以了解地下介质的电阻率分布情况，进而判断地层岩性和构造特征。
井下瞬变电磁勘探时，接收线圈需位于发射线圈外一定距离（如：10 m）以避开一次场干扰。
井下瞬变电磁勘探时，接收线圈需位于发射线圈外一定距离（如：10 m）以避开一次场干扰。
2 超前探测装置的特点井下瞬变电磁受施工场地的限制，一般利用多匝小线圈进行发射和接收。
掘进工作面超前探测装置兼具瞬变电磁剖面装置方式中同点装置和标准偶极装置的特点。
工作时，发射线圈（Tx）和接收线圈（Rx）框面分别位于前后平行的2个平面内，二者相距一定距离（一般要求大于10 m），接收线圈贴近掌子面放置，探测时轴线相互保持平行并指向目标体。
超前探测装置施工时，往往使发射线圈和接收线圈轴线即探测方向分别对准巷道正前方、正前偏左不同角度、正前偏右不同角度、正前偏上不同角度、正前偏下不同角度等多个方向采集数据，以获得尽可能完整的前方空间信息。
瞬变电磁法在井田边界附近区域探测中的应用瞬变电磁法（Transient Electromagnetic Method, TEM）是地球物理勘探中的一种常见技术，能够广泛用于找矿、油气勘探、环境地质勘探等领域。
其原理是利用短时间（毫秒级别）内的高强度电场激发地下的感应电流，根据反演方法推断地下物质的电性特征，进而推测地下结构和成分。
在油气勘探中，瞬变电磁法通常用于探测油气藏的边界和储层性质。
较早的使用方法是针对长距离、浅埋和规则的储层，如盐顶、河道等。
但随着勘探难度加大，如复杂的深埋储层，需要更高的技术和更完善的算法才能有效探测，这也成为TEM技术发展的方向。
一、对于沉积中的较浅和中深层结构探测能力较强。
瞬变电磁法的探测深度大约在1000米左右，对于位于井田边界相对较浅的层位和中深层结构，能够提供较为精确的电性特征。
并且，由于这些层位和结构与井田相邻，往往具有地质相似性，所以TEM法探测结果与地下储层的地质模型也更加吻合。
二、对于非均质介质的识别能力较强。
井田边界处往往是不规则甚至高度非均质的区域，而瞬变电磁法可以探测到这些区域的电性异常，使得我们能够发现以往难以察觉的储层和构造异常。
三、在资料处理和解释方面具备成熟的算法。
近年来，瞬变电磁法的资料处理、算法和反演方法进行了较大的创新，使得其成为井田边界附近区域探测的重要手段。
常用的数据处理和解释方式包括三维反演、峰值滤波、脉冲反演等。
这些方法的出现使得我们能够更加准确地推测储层和构造特征。
在应用方面，瞬变电磁法通常需要依托电磁仪器和野外勘探工具，完成勘探和数据获取。
电磁仪器根据不同的应用有不同的参数配置，如工作信号频率、发射电流强度、接收倍增器等。
野外勘探工具包括促进电源、测量器和数据记录仪等。
在野外勘探过程中，为了避免干扰引起的误差和探测深度前置的影响，通常需要采取多个方向的测量和模拟，以提高探测的准确性。
总之，瞬变电磁法是井田边界探测的有力工具，依靠先进的资料处理算法和灵敏的电磁仪器，能够帮助勘探人员更精确地预测油气藏的结构和性质。
常用物探方法的工作原理1、瞬变电磁法：时间域电磁法（Time domain Electromagnetic Methods）或称瞬变电磁法（Transient Electromagnetic Methods），简写为TEM。
它是利用不接地回线或接地线源向地下发送一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场的间歇期间，利用线圈或接地电极观测二次涡流场的方法。
其数学物理基础都是基于导电介质在阶跃变化的激励磁场激发下引起的涡流场的问题。
其工作原理为：通过地面布设的线圈，向地下发射一个脉冲磁场（一次场），在一次场磁力线的作用下，地下介质将产生涡流场。
当脉冲磁场消失后，涡流并没有同步消失，它有一个缓慢的衰减过程，在地表观测涡流衰减过程所产生的二次磁场，即可了解地下介质的电性分布。
该二次场衰减过程是一条负指数衰减曲线，如图1所示。
图1 二次场衰减曲线图一般来说，对于导电性差的地质体，二次场初始值较大，但衰减速度较快；反之，导电性良好的地质体，二次场初始值小，但衰减速度慢（图2)。
瞬变电磁场这一特性构成了TEM区分不同地质体的基本原理。
二次场的衰减曲线早期主要反映浅层信息，晚期主要反映深部信息。
因此，观测和研究大地瞬变电磁场随时间的变化规律，可以探测大地电位的垂向变化。
图2 瞬变电场随时间衰减规律与地质体导电性的关系仪器野外工作方法及原理见图3。
主机通过发射线圈向地下发射烟圈状磁脉冲，当磁脉冲遇到不均匀导电介质时形成涡流场，仪器断电后，涡流场衰减过程中形成的二次场以烟圈状辐射，接收线圈接收到返回地面的二次场信号并将其传输给主机进行处理、显示。
图3 仪器工作原理图瞬变电磁法的特点表现为可以采用同点组合进行观测，使与探测目的物耦合最紧，取得的异常响应强，形态简单，分层能力强；在高阻围岩区不会产生地形起伏影响的假异常，在低电阻率围岩区，由于是多道观测，早期道的地形影响也较易分辨；线圈点位、方位或接发距要求相对不严格，测地工作简单，工作效率高；有穿透低电阻率覆盖层的能力，探测深度大；剖面工作与测深工作同时完成，提供了更多有用信息。
瞬变电磁方法在探测煤矿浅层高阻采空区中的应用范涛1引言内蒙古鄂尔多斯地区的煤矿，经几十年的开采，已经形成了分布广泛、大小不一和难以计数的采空区，由于早期煤矿遗留下来的采空区范围和状态大多没有详细资料，现有的部分资料也难以确定其真假，因此需要通过物探手段来查验这些采空区的分布情况。
特殊的是，该地区气候大多属于半干旱半沙漠大陆性气候，降水量很少，采空区基本上不含水，电性特征为高电阻。
由于该地区地形切割严重，地表沟壑纵横，尽管煤层埋深较浅，但仍不适合应用高密度电法作为探测高阻采空区的物探手段。
瞬变电磁法作为一种电磁感应方法，一般观点都认为它具有对低阻充水物体反映灵敏的特点，而对高阻物体反映则不灵敏。
不过，通过采用合适的施工装置和恰当的施工参数，瞬变电磁方法同样可以很好的应用于高阻目标体的探测工作，这给瞬变电磁法勘探应用于煤矿浅部不含水采空区展示了美好的发展前景(张开元，等，2007；李成友，等，2007；杨建军，等，2006；赵庆珍，等，2007；夏双力，2006)。
2基本理论瞬变电磁法，简称TEM，属于电磁感应类探测方法，它遵循电磁感应原理，其机理就是导电介质在阶跃变化的电磁场激发下而产生的涡流场效应，即利用一个不接地的回线或磁偶极子向地下发射脉冲电磁波作为激发场源(习惯上称为“一次场”)，根据法拉第电磁感应定律，脉冲电磁波结束以后，大地或探测目标体在一次场的作用下，其内部会产生感生的涡流，人们利用专门仪器观测这种涡流产生的电磁场(称为“二次场”)的强弱、空间分布特性和时间特性(李貅，2002～李貅，等，1993～李貅，等，2005)。
2.1瞬变电磁场的工作原理从麦克思韦方程出发，针对一次脉冲信号所激发的二次场信号与Р3/2、t5/2成反比。
“二次场”的本质特征是由探测目标的物理性质及赋存状态决定(王秀臣，2006；石显新，2005)。
由实际工作中常用的估算深度的经验公式可知，早期信号反映浅部地层信息，晚期信号反映深部地层信息，时间的早晚与探测深度的深浅具有对应关系。
