瞬变电磁法在长平煤矿构造探测中的应用

瞬变电磁法在煤矿采空区勘查中的应用研究郭鹏发布时间：2021-10-06T01:25:32.677Z 来源：《基层建设》2021年第18期作者：郭鹏[导读] 煤矿生产作业过程中，需要重视对采空积水区的判断，从而提高煤矿生产的安全水平。

利用瞬变电磁法可以有效进行煤矿区域的数据采集，为全面分析和总结煤矿区域整体情况提供依据。

根据高阻为采空区，特低阻为采空积水的地球物理原则，指导后期资料解释，在解释的积水异常区进行直流激电测深、活性炭测氡方法进行验证。

山西宁武大运华盛庄旺煤业有限公司山西省忻州市 034000摘要：煤矿生产作业过程中，需要重视对采空积水区的判断，从而提高煤矿生产的安全水平。

利用瞬变电磁法可以有效进行煤矿区域的数据采集，为全面分析和总结煤矿区域整体情况提供依据。

根据高阻为采空区，特低阻为采空积水的地球物理原则，指导后期资料解释，在解释的积水异常区进行直流激电测深、活性炭测氡方法进行验证。

关键词：瞬变电磁法；煤矿采空区；勘查引言在煤矿建设和生产中，采空区积水是矿井水灾事故的主要原因之一。

因此清楚地掌握采空区含水体的分布规律，是煤矿安全生产的依据。

当前主要使用地球物理勘探技术探测采空区含水体的分布规律，而最有效的地面地球物理探测方法主要是电法勘探，电法勘探的方法有很多种分类方式，按照产生异常电磁场的原因来分类，则可分为传导类电法、感应类电法。

由于井工煤矿开采形成的采空区相对深度较深，所以其更适用于感应类电法勘探。

瞬变电磁法和大地电磁法这两种电法是对煤矿采空区积水很敏感的感应类电法勘探方法，同时运用这两种方法进行勘探，互相验证探测结果的可靠性和准确性，能更准确地反映煤矿积水采空区情况。

1基本原理1.1瞬变电磁法基本原理瞬变电磁法———基于电磁感应原理的时间域人工源电磁探测方法。

它利用发送回线Tx（磁源）发送脉冲磁场（通常称为一次场），在一次场关断的瞬间，由于作用在良导电矿体上磁通的变化，在良导电矿体中激励起的感应涡流，其是随时间衰变的涡流场，从而激励起随时间变化的感应电磁场（通常称为二次场）。

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。

瞬变电磁法在煤矿采空积水探测中的应用瞬变电磁法是一种地球物理勘探方法，它利用瞬时变化的电磁场来探测地下介质的电性和导电性变化，从而实现对地下水、矿藏、岩土等目标的探测。

在煤矿采空区积水探测中，瞬变电磁法具有以下几个突出的优势：瞬变电磁法可以快速、大面积地进行探测。

瞬变电磁法是一种主动勘探方法，通过在地面上设置发射线圈和接收线圈，产生和接收地下的电磁信号，从而实现对地下介质的探测。

相比传统的地球物理勘探方法，瞬变电磁法具有勘探速度快、勘探面积大的优势，可以在较短的时间内对较大范围的煤矿采空区进行全面探测。

瞬变电磁法具有较高的探测精度和分辨率。

瞬变电磁法通过对地下电导率的高精度探测，可以准确地识别出地下水、煤层、裂隙等目标，并且可以实现对不同目标的高分辨率区分，从而提高了探测的精度和可靠性。

这对于煤矿采空区积水探测来说，尤为重要，因为积水通常会与煤层和裂隙等目标具有不同的电性特征，瞬变电磁法能够准确地识别出积水的位置和分布。

瞬变电磁法适用性广泛，能够灵活应用于不同地质环境下的煤矿采空区积水探测。

瞬变电磁法不受地质构造和地下介质的限制，既可以在连续性好的煤层中进行探测，也可以在断层、裂隙等复杂地质构造下进行探测。

这使得瞬变电磁法具有较广泛的适用性，能够在不同地质条件下快速、准确地探测煤矿采空区积水，为煤矿生产提供了有力的技术支持。

瞬变电磁法具有较强的实时性和动态监测能力。

瞬变电磁法可以通过实时采集地下电磁信号，并且可以随时对采集的数据进行实时处理和分析，从而及时发现采空区积水的位置和分布，并且可以实现对采空区积水的动态监测。

这使得瞬变电磁法不仅可以对已知的采空区进行定期检测，还可以随时对新发现的采空区进行即时探测，保障了煤矿生产的安全和稳定。

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。

浅谈瞬变电磁法在煤矿井下探测中的应用摘要：矿井水害是困扰我国煤矿安全生产的重要问题,不仅造成大量煤炭资源无法正常开采,导致多种环境负效应,而且还威胁着人员伤亡和生产损失。

本文通过介绍瞬变电磁法的概念及勘探原理,分析了矿井瞬变电磁法的观测系统应用研究技术,通过应用实例论述瞬变电磁法在煤矿井下探测中的应用。

关键词：瞬变电磁法；探测；应用1 概念及原理瞬变电磁法，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。

瞬变电磁法的勘探原理是利用人工在发射线圈加以脉冲电流,产生一个瞬变的电磁场,该磁场垂直发射线圈向两个方向传播,通常是在地面布设发射线圈,依据半空间的传播原理,把地面以上的忽略。

当磁场沿地表向深部传播,当遇到不同介质时,产生涡流场。

当外加的瞬变磁场撤销后,这些涡流场均以磁场的形式释放所获的能量,利用接收线圈测量接收到的感应电动势v2。

通过一维反演、视电阻率等多解释手段观测地下岩层的结构,由于采用线圈接收v2,故对空间的电磁场或其它人文电磁场敏感。

为了减少此类干扰,采用尽量的发射大的电流,以获取最大的激励磁场,增加信噪比,压制干扰。

2矿井瞬变电磁法观测系统研究由于矿井瞬变电磁法测量环境与地面差别很大,回线组合观测系统不能按地面条件选择。

一是井下目的物距离测点较近,二是井下地质环境完全不同于地面,不能采用地面大的各种回线组合观测系统在井下测量,只能采用边长在2m左右的回线组合观测系统测量。

为了保证有足够的发射功率和能感应到足够强的有用的信息,采用多匝数的小回线组合观测系统测量。

矿井瞬变电磁法应用于井下主要为了探测巷道不同位置和不同形态的含水构造,而矿井突水构造主要为导水断层、含水岩溶、富水陷落柱和老窑水等,这些突水构造分别可以用近直立的薄脉、圆柱体和球体等低阻模型模拟。

通过理论分析、物理模型实验和井下试验,提出矿井瞬变电磁法在井下探测主要采用重叠回线组合和双回线组合两种观测系统。

第42卷第31期山西建筑Vol.42No.312 0 1 6 年 1 1 月SHANXI ARCHITECTURE Nov. 2016 • 95 •文章编号：1009-6825 (2016)31-0095-02谈瞬变电磁法在矿井勘查工程中的应用牛中元(山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司，山西晋城048006)摘要:介绍了瞬变电磁法的工作原理，并采用该方法，探测了某矿井巷道前方采空区的位置和范围，分析了该矿井的工程地质及 水文地质条件，为矿井的安全建设提供了依据。

关键词:矿井，瞬变电磁法，采空区，水文地质中图分类号:P631.325〇引言山西长期高强度的煤炭开采致使地下采空区面积相当于国土面积的1/8,尤其是私营小煤窑私挖无序乱采，导致矿难和地质灾害频频发生。

近几年，我国煤矿普遍采用各种物探方法探测小煤窑采空区位置，以便及时采取防治措施，其中利用三维地震勘探和瞬变电磁法较多。

瞬变电磁法是通过向地下发射电磁波激励地下目标,接收其产生的二次场，确定被测目标的物理参数。

瞬变电磁法测量装置由发射回线和接收回线两部分组成，工作过程分为发射、电磁感应和接收三部分。

当发射回线中通以阶跃电流，发射电流突然下降到零，根据电磁感应理论,发射回线中电流突然变化必将在其周围产生磁场，该磁场称为一次磁场，一次磁场在周围传播过程中，如遇到地下良导电的地质体，将在其内部激发产生感应电流，又称涡流或二次电流，由于二次电流随时间变化，因而在其周围表3基坑监测数据统计表曰期测斜孔累计位移值/mmXI X2X3X4X5X6X7X8X9X10XII2013.710.208.9118.4222.2919.5520.3923.7622.9418.7729.6929.37 2013.831.3719.1824.9730.3328.3627.6431.6433.4930.4432.6637.43 2013.935.2736.6240.5036.5546.2037.0138.8138.6440.4239.8440.38 2013.1042.7044.4241.0159.1047.1950.0859.5564.5563.4547.46注:表中所列最后一次数据为基坑经第23号强台风'‘菲特”影响水浸基坑过后第 3天所测图6基坑开挖后西北角围护桩实景文献标识码:A又产生新的磁场，称为二次磁场。

瞬变电磁法在煤矿采空区探测中的应用摘要：为确保某创新园区项目建设施工的安全性，对拟建区域西侧张家北煤矿区内的采空区进行勘察。

大量研究资料显示，瞬变电磁法在煤矿采空区探测方面具有良好的应用优势。

本文根据采空区附近岩石特征等应用瞬变电磁法解译深部采空区以及影响范围，研究成果为拟建项目进一步确定治理方案提供了基础依据。

关键词：瞬变电磁法；煤矿；采空区；探测应用1瞬变电磁法概述1.1基本原理所谓“瞬变电磁法”，是从接地线源、不接地回线中发射一次脉冲电磁场，在一次脉冲电磁场的发射间歇，以接地电极、不接地线圈为观望角观测二次涡流场。

瞬变电磁法从矿井下、地面配置的波形电流中发射线圈。

与此同时，一次脉冲磁场在地下导电岩矿体处产生感应电流。

感应电流在断电后由于热损耗作用而逐步衰减。

衰减分早期衰减、中期衰减和晚期衰减。

早期电磁场的衰减趋肤效应弱且衰减快，而晚期电磁场的衰减与早期电磁场的衰减表现完全相反。

断电时，以二次磁场与时间的变化关系为准则，以深度为划分依据，归纳地电特征。

将矩、电导率σ为参数的以各向均匀同性介质为成分形发射回线铺埋在以磁导率μ的地面中，将阶跃脉冲电流提供给矩形发射回线，有：式(1)中，I为阶跃脉冲电流，A;t为时间，s。

当电流处于连接状态时，在矩形发射回线四周的空间、大地中通过发射电流构建稳定磁场。

处于零时刻时，瞬间切断电流，一次磁场也因电流的瞬间切断而发生瞬时变化。

一次磁场变化情况通过地下导电介质、空气等传输通道传送到矩形发射回线周围环境，借助于环境激发的感应电流对原有磁场进行能量补充，减缓磁场能量的消失直至完全消失。

若无良导体，过渡过程极其短暂；若有良导体，过渡过程将会延长。

地下涡旋电流产生的磁场与水平环状线电流产生的磁场类似。

当发射电流即将处于关闭状态时，矩形发射回线、环状线电流不但紧密相连，而且形状类似。

电流环逐步向四周扩散形成圆电流环。

与地面瞬变电磁法原理类似，矿井采空区积水瞬变电磁法只负责巷道的探测工作，进而产生烟圈效应，并逐步向巷道空间扩散。

瞬变电磁法在煤矿采空积水探测中的应用瞬变电磁法（Transient Electromagnetic Method, TEM）是一种通过瞬间变化的电磁场来探测地下物质的方法。

随着煤矿开采的深入，煤矿采空区积水成为一个严重的问题。

而瞬变电磁法正是一种有效的地球物理探测方法，能够对煤矿采空区的积水情况进行准确快速的探测。

本文将重点介绍瞬变电磁法在煤矿采空积水探测中的应用。

一、煤矿采空积水的问题煤矿采空区积水是指在煤矿开采过程中形成的矿井区域，由于采空区的存在，地表的下沉和地下水位的变化会导致采空区的积水问题，严重影响着矿井的安全生产和开采效率。

煤矿采空区积水问题主要表现在以下几个方面：1. 采空区的积水会导致矿井地面沉降，严重影响着矿井的安全和稳定；2. 采空区积水会影响到矿井的通风和瓦斯抽放，增加了矿井的生产成本；3. 采空区积水还会影响着矿井生产系统的正常运行，降低了采煤效率。

对煤矿采空区积水进行准确快速的探测是非常重要的，能够帮助矿井管理人员及时制定有效的治理措施，保证煤矿的安全和高效生产。

二、瞬变电磁法原理及特点瞬变电磁法是一种电磁探测方法，其基本原理是通过对地下变化的电磁场进行测量，来推断地下不同材质和构造的情况。

其具体特点主要包括以下几点：1. 高时效性：瞬变电磁法是一种实时测量方法，采集数据后可以即时进行数据分析和解释，能够快速反映地下构造和介质的变化；2. 高分辨率：瞬变电磁法能够在不同深度范围内获得较高分辨率的地下介质结构信息，能够较为清晰地刻画地下水和矿岩层的变化；3. 覆盖范围广：瞬变电磁法可以适用于不同地质条件下的探测，能够覆盖较大的水文地质区域；4. 非侵入性：瞬变电磁法是一种无损探测方法，对地下水文地质结构不产生破坏。

由于瞬变电磁法具有上述特点，因此在地下水文地质勘查和煤矿采空积水探测中得到了广泛应用。

瞬变电磁法是一种高精度、高效率的电磁探测技术，适用于对不同深度范围内的地下水文地质结构进行探测。

瞬变电磁法在煤矿采空积水探测中的应用【摘要】瞬变电磁法是一种地球物理探测技术，近年来在煤矿采空积水探测中得到广泛应用。

本文首先介绍了瞬变电磁法的基本原理，然后分析了煤矿采空积水存在的问题。

接着阐述了瞬变电磁法在这一领域中的优势，包括高分辨率和快速成像能力。

进而我们展示了瞬变电磁法在煤矿采空积水探测中的实践案例，以及未来发展方向。

在我们强调了瞬变电磁法在煤矿采空积水探测中的巨大价值，并展望了未来的应用前景。

通过本文的阐述，读者可以全面了解瞬变电磁法在煤矿采空积水探测中的重要性和潜力，为相关领域的研究和实践提供参考和指导。

【关键词】瞬变电磁法、煤矿、采空积水、探测、应用、原理、优势、实践案例、未来发展、价值、应用前景1. 引言1.1 瞬变电磁法在煤矿采空积水探测中的应用瞬变电磁法是一种利用瞬时电流激发地下介质产生感应电磁场，并通过接收电磁感应信号来刻画地下介质结构和特性的地球物理探测技术。

在煤矿采空积水探测中，瞬变电磁法具有独特的优势和应用潜力。

随着煤矿开采的不断深入，采空区域积水问题逐渐凸显，给生产安全和效率带来了严重挑战。

而传统的地质勘探方法难以准确识别采空区域的积水情况，这时引入瞬变电磁法就可以解决这一难题。

通过快速变化的电磁场对地下介质进行探测，可以高效、精确地探测到煤矿采空区域的积水情况，为煤矿生产提供重要参考。

瞬变电磁法在煤矿采空积水探测中具有重要的应用前景和价值。

在接下来的内容中，我们将详细介绍瞬变电磁法的原理，分析煤矿采空积水问题，探讨瞬变电磁法在煤矿采空积水探测中的优势，分享实际案例，并展望未来该技术的发展。

.2. 正文2.1 瞬变电磁法原理简介瞬变电磁法的工作原理可以简要描述为以下几个步骤：首先在地面上通过电源激发一个瞬变电流，在地下的导电体中感应出一个电磁场。

然后通过接收线圈记录地面上的电磁场变化，从而推断出地下介质结构。

瞬变电磁法可以通过控制电流的频率和幅度来调节探测的深度和分辨率，从而适用于不同深度范围的勘探需求。

第４２卷第６期能　源　与　环　保Ｖｏｌ ４２　Ｎｏ ６ ２０２０年６月ＣｈｉｎａＥｎｅｒｇｙａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＪｕｎ．　２０２０　收稿日期：２０２０－０３－１３；责任编辑：刘欢欢 ＤＯＩ：１０．１９３８９／ｊ．ｃｎｋｉ．１００３－０５０６．２０２０．０６．０２１作者简介：邹　阳（１９８４—），男，山西高平人，工程师，硕士，２００９年毕业于辽宁工程技术大学，现从事井下超前探测研究工作。

引用格式：邹阳，高林，李汉超．瞬变电磁法在煤层构造探测中的应用研究［Ｊ］．能源与环保，２０２０，４２（６）：９４ ９８．ＺｏｕＹａｎｇ，ＧａｏＬｉｎ，ＬｉＨａｎｃｈａｏ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｒａｎｓｉｅｎｔｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｍｅｔｈｏｄｉｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｃｏａｌｓｅａｍ［Ｊ］．ＣｈｉｎａＥｎ ｅｒｇｙａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，２０２０，４２（６）：９４ ９８．瞬变电磁法在煤层构造探测中的应用研究邹　阳，高　林，李汉超（山西晋煤集团技术研究院有限责任公司，山西晋城　０４８０００）摘要：瞬变电磁法是一种对低阻物体敏感的探测方法，在实际应用中发现，对于一些断层或不含水陷落柱等地质异常体有明显的高阻反应，对于高瓦斯矿井来说能够有效地预测一些煤层的地质异常现象。

为验证瞬变电磁方法在探测构造方面的能力，在实际探测过程中，运用两种以上瞬变电磁仪进行探测，排除现场干扰条件的影响，得到一致的探测结果。

在扇形超前观测的基础上，通过烟囱简化反演，对每一测点进行多次处理分析，在某些地质条件较为合适的地方，能够明显看出高阻异常区域反映实际煤岩层的地质情况，且充分利用所掌握的地质资料和后期掘进后所得到的实际情况，总结得出瞬变电磁法可以考虑地质异常区域的高阻部分的特征分析与研究，这是瞬变电磁法在地质构造方面的探索。

关键词：矿井地质构造；瞬变电磁法；高阻异常；超前探测中图分类号：Ｐ６３１．３２５ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００３－０５０６（２０２０）０６－００９４－０５ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｒａｎｓｉｅｎｔｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｍｅｔｈｏｄｉｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｃｏａｌｓｅａｍＺｏｕＹａｎｇ，ＧａｏＬｉｎ，ＬｉＨａｎｃｈａｏ（ＳｈａｎｘｉＪｉｎｃｈｅｎｇＣｏａｌＧｒｏｕｐＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｊｉｎｃｈｅｎｇ　０４８０００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｒａｎｓｉｅｎｔｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｍｅｔｈｏｄｉｓａｄｅｔｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｅｎｓｉｔｉｖｅｔｏｌｏｗ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｂｊｅｃｔｓ．Ｉｔｈａｓｂｅｅｎｆｏｕｎｄｉｎｐｒａｃｔｉｃａｌａｐ ｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｔｈａｔｉｔｈａｓｏｂｖｉｏｕｓｈｉｇｈ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｒｅｓｐｏｎｓｅｔｏｓｏｍｅｆａｕｌｔｓｏｒｇｅｏｌｏｇｉｃａｌａｎｏｍａｌｉｅｓｓｕｃｈａｓｗａｔｅｒ ｆｒｅｅｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅｃｏｌｕｍｎｓ，ｗｈｉｃｈｃａｎｂｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｆｏｒｈｉｇｈ ｇａｓｍｉｎｅｓ．Ｐｒｅｄｉｃｔｓｏｍｅｇｅｏｌｏｇｉｃａｌａｎｏｍａｌｉｅｓｉｎｃｏａｌｓｅａｍｓ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｖｅｒｉｆｙｔｈｅａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｔｒａｎｓｉｅｎｔｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｍｅｔｈｏｄｔｏｄｅｔｅｃｔｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎｔｈｅａｃｔｕａｌｄｅｔｅｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ，ｍｏｒｅｔｈａｎｔｗｏｔｙｐｅｓｏｆｔｒａｎｓｉｅｎｔｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｉｎｓｔｒｕ ｍｅｎｔｓａｒｅｕｓｅｄｔｏｄｅｔｅｃｔ，ｅｘｃｌｕｄｅｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｏｎ ｓｉｔｅｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｎｄｏｂｔａｉｎｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｆａｎ ｓｈａｐｅｄａｄｖａｎｃｅｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ，ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄｉｎｖｅｒｓｉｏｎｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｃｈｉｍｎｅｙ，ｍｕｌｔｉｐｌｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆｅａｃｈｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｐｏｉｎｔ，ｗｈｅｒｅｃｅｒｔａｉｎｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｒｅｍｏｒｅｓｕｉｔａｂｌｅ，ｉｔｃａｎｂｅｃｌｅａｒｌｙｓｅｅｎｔｈａｔｔｈｅｈｉｇｈ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｏｍａｌｙａｒｅａｒｅｆｌｅｃｔｓｔｈｅａｃｔｕａｌｇｅｏ ｌｏｇｉｃａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｃｏａｌａｎｄｒｏｃｋｌａｙｅｒｓ，ａｎｄｍａｋｅｆｕｌｌｕｓｅｏｆｔｈｅｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｄａｔａａｎｄｔｈｅａｃｔｕａｌｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｂｔａｉｎｅｄａｆｔｅｒｔｈｅｌａｔｅｒｅｘｃａ ｖａｔｉｏｎ，ａｎｄｃｏｎｃｌｕｄｅｄｔｈａｔｔｈｅｔｒａｎｓｉｅｎｔｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｍｅｔｈｏｄｃａｎｃｏｎｓｉｄｅｒｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｔｈｅｈｉｇｈ ｒｅｓｉｓｔ ａｎｃｅｐａｒｔｏｆｔｈｅｇｅｏｌｏｇｉｃａｌａｎｏｍａｌｙａｒｅａ．Ｔｈｉｓｉｓｔｈｅｔｒａｎｓｉｅｎｔｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｍｅｔｈｏｄｉｎｔｈｅｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｉｎｅｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｔｒａｎｓｉｅｎｔｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｍｅｔｈｏｄ；ｈｉｇｈｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｏｍａｌｙ；ａｄｖａｎｃｅｄｄｅｔｅｃｔｉｏｎ０　引言地面瞬变电磁法是一种时间域的电磁勘探方法，利用一个不接地的回线或磁偶极子（也可以用接地线源电偶极子）向地下发射脉冲电磁波作为激发场源（习惯上称为“一次场”），在一次脉冲电磁场间歇期间，利用线圈或接地电极观测二次涡流场。

瞬变电磁法在煤矿采空积水探测中的应用
瞬变电磁法是利用地表电磁场变化来探测地下电性体的方法。

其原理是通过感应线圈在地面上激发出一个瞬态电流，然后测量感应线圈所感受到的感应电磁场的变化。

根据地下电性体的导电性和储水性质的不同，感应线圈所感受到的电磁场响应也会有差异。

利用这些差异，可以识别出地下是否存在积水。

1. 非破坏性：瞬变电磁法是一种非破坏性的勘探方法，不需要进行地下钻探或开挖工作，减少了对环境的损害。

2. 快速高效：瞬变电磁法勘探速度快，可以在较短的时间内对大面积进行探测，提高了勘探效率。

3. 成本较低：相对于传统的地下钻探方法，瞬变电磁法的成本较低，节省了勘探成本。

4. 可视化结果：通过对瞬变电磁法测量数据的处理和分析，可以生成较为直观的地下水位和积水体的分布图像，便于采矿人员的理解和决策。

瞬变电磁法在煤矿采空积水探测中也存在一些问题和挑战。

由于煤矿采空区域的地下复杂性，地下存在多个层次的水体，不同层次的水体具有不同的电性特征，因此在解释测量数据时需综合考虑多种因素。

瞬变电磁法对地下水体的探测深度有一定的限制，大部分情况下只能测量到几十米至百米的深度。

瞬变电磁法的测量结果受到地表和地下环境的影响较大，需要对噪声进行处理和修正。

瞬变电磁法在煤矿采空积水探测中具有重要的应用价值。

它可以实时、快速地提供地下水位和积水体的信息，为煤矿生产和安全管理提供科学依据。

随着瞬变电磁法技术的不断发展和完善，相信其在煤矿采空积水探测中的应用将更加广泛。

矿井瞬变电磁法探测在煤矿中的应用探讨了矿井瞬变电磁法探测技术在查明巷道迎头前方采空区、断层裂隙以及陷落柱的富水性时的应用。

由实例分析可知，该法效果显著，为煤矿安全开采提供了依据。

标签：矿井瞬变电磁法；采空区；断层裂隙1 前言众所周知，煤炭在我国能源利用中占主要地位，但在煤矿生产中，事故的发生率也十分高，因此在煤矿开采前，探明煤矿开采区的富（含）水性对于能否安全生产具有重要的意义。

近年来，矿井瞬变电磁探测在煤矿生产中利用的越来越多，它主要利用瞬变电磁场的全空间效应。

一般情况下，煤层相对于其它岩性地层具有相对高阻的特征，易于电磁波的通过，因此接收的信号能反映周围全空间的岩石电性特征。

矿井瞬变电磁探测具有对地下介质电阻率变化进行精确勘探的优越性，受地形影响小，穿透低阻覆盖层的能力强，探测深度大，目前，该方法已广泛应用于进行煤层顶、底板含水性评价、煤层陷落柱、断层及裂隙发育带的导水性含水性评价等勘探，从而为巷道的安全掘进提供详细的地质资料，为煤矿安全生产提供依据。

2 矿井瞬变电磁法应用原理及工作装置瞬变电磁法（TEM）是基于地层存在的电性差异，利用不接地回线向地下发送一次脉冲电磁场，用不接地线圈观测二次涡流磁场或电场进行勘探的方法，以此研究测区地电层结构，寻找地下低阻目标体。

瞬变电磁法（TEM）主要是根据目的层与围岩物性差异的大小来决定勘探方法的可行性。

我们都知道，一般情况下，在横向上，沉积地层的电性是均一的或变化不大。

当存在富水性的断层構造或其它良导电地质体时（如断层破碎带富水、裂隙、陷落柱等）时，水的流动性及电离作用，会导致电阻率呈现低阻特征，电阻率将会明显低于围岩的电阻率，这为利用TEM探测导水断裂及通道提供了条件。

矿井矿井瞬变电磁法经常使用的工作装置形式主要有重叠回线和偶极-偶极两种。

其装置类型和参数的选择主要受目的物的特性、地质环境及电磁噪声干扰等因素的影响。

测点间距一般在2～20m之间；回线边长大小和回线匝数可根据探测任务的要求和井下实际人文设施情况合理选择。

瞬变电磁法在煤矿采空区探测中应用摘要介绍了瞬变电磁法的基本原理、技术和方法。

基于富水老空区与围岩在视电阻率值上的明显物性差异，利用瞬变电磁法在同一深度视电阻率切片图以及同一测线视电阻率等值线图中的低阻异常来圈定采空区，为钻孔位置确定提供依据，以确保煤矿安全高效的开采。

关键词瞬变电磁法；视电阻率图；采空区中图分类号P631.325 文献标识码 A 文章编号1673-9671-(2012)072-0180-03煤矿开采过后形成大量的采空区，采空区常有积水存在，给各矿井安全生产带来极大的安全隐患，因此，及时查清煤矿采区范围内的采空积水情况，进行探放水工作，排除安全隐患，保证煤矿安全生产是十分必要和紧迫的。

瞬变电磁方法在资源勘探、构造探测、环境调查与监测和水文与工程地质调查等领域被广泛的应用，尤其是在地下水探测方面有良好的效果，在煤炭开采过程中用于探测煤层顶底板含水层富水区的分布情况，构造的导、含水情况，老窑采空区富水性及导水通道等。

本文结合某矿区采空区内水文探测实例，分析总结了瞬变电磁法探测采空富水区的实用性和有效性。

1 瞬变电磁法基本原理瞬变电磁法（Transient Electromagnetic Method，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（也可以用接地线源电偶极子）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激发场（即“一次场”）的作用下，其内部会产生感生的涡流，这种涡流有空间特性和时间特性。

其大小与诸多因素有关，如目标体的空间特征和电性特征、激发场的特征等，而且因为热损耗的缘故会逐渐减弱直至消失。

人们虽然不能直接测量这种涡流的大小，但是可以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。

矿井瞬变电磁法勘探干扰及异常分析研究——长平矿井下超
前探测技术研究
窦文武;杨新亮;安晋松;甘露
【期刊名称】《山西煤炭》
【年(卷),期】2016(036)004
【摘要】以长平煤矿为试验地点,采用瞬变电磁法对掘进巷道进行超前探测,研究分析煤岩体天然场、干扰背景场以及数据处理对探测结果的影响;确定探测有效距离,并根据探测距离对数据进行反演;总结出瞬变电磁法视电阻率变化特征,为后期探测工作提供了参考.
【总页数】4页(P8-11)
【作者】窦文武;杨新亮;安晋松;甘露
【作者单位】山西晋煤集团技术研究院有限责任公司,山西晋城048006;山西晋煤集团技术研究院有限责任公司,山西晋城048006;山西晋煤集团技术研究院有限责任公司,山西晋城048006;山西晋煤集团技术研究院有限责任公司,山西晋城048006
【正文语种】中文
【中图分类】P631.6
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