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摘 要：瞬变电磁勘探工作的主要目的是查明矿区范围内的采空区及采空区积水情况，为矿山灾害防治提供参考，从而降低或者避免矿山事故的发生。
关键词：瞬变电磁法；隐蔽致灾
目前瞬变电磁法有时间域电磁感应方法和频率域电磁感应方法，本次介绍的是澳大利亚进口的SM24瞬变电磁采集系统，属于时间域电磁感应方法。其探测原理是：在地面布设一回线，并给发送回线上供一个电流脉冲，在脉冲波后沿下降的瞬间，产生一个向地下传播的一次磁场，在一次磁场的激励下，地质体将产生涡流，其大小取决于地质体的导电程度，在一次场消失后，该涡流不会立即消失，它将有一个衰减过程。该衰减过程又产生一个衰减的二次磁场向地表传播，由地面的接收装置接收二次磁场，该二次磁场的变化将反映地下地质体的电性分布情况。如按不同的延迟时间测量二次感应电动势V（t），就得到了二次磁场随时间衰减的特性曲线。如果地下没有良导体存在时，将观测到快速衰减的过渡过程；当存在良导体时，由于电源切断的一瞬间，在导体内部将产生涡流以维持一次场的切断，所观测到的过渡过程衰变速度将变慢，从而发现地下导体的存在。
一般情况下，如果采空区充填空气，所观测的二次感应电压信号弱，衰减数据变化较快；如果采空区充填水，则所观测的二次感应电压信号较强，衰减相对较慢。如果测区水系不发育，且矿层顶底板隔水性好，则由采空区所引起。如果测区水系发育且顶底板透水性强，则由采空区所引起的电性异常主要表现为低电阻特性。在一定情况下可能会导致地面变形或者蹋陷。断层接触带多充填破碎角砾岩，会形成导水通道。当地层与构造含水时，由于地下水的流动性及电离作用，电阻率呈现低阻特征。分析对比电阻率参数，区分物性差异，寻找低阻异常区可以划分含水范围。在横向上，沉积地层的电性正常情况下是均一的或变化不大。在三维空间上具有一定规模时可改变纵向电性的变化规律，表现为局部的、区域性的电性异常。采空区的视电阻率主要取决于它们的塌陷及其充水程度，塌陷的采空区与未塌陷的采空区电性上有一定的差异，充水的采空区视电阻率则小于未充水的采空区，这是瞬变电磁探测采空区分布，并进行积水情况评价的地球物理推断依据。
测点定位工作采用天宝GXT3000GPS全球卫星定位系统，精度为亚米级，仪器各项精度指标正常、性能良好。施工前在矿区的控制点进行相应系数校正和仪器的常规检验，施工过程中严格执行相关测量规范和规程，西安80坐标系统和85国家高程基准，按照测网中每条测线每个测点的实际坐标，测量人员紧密配合，移动测量，及时记录班报并保存每个测点的坐标和高程，同时用红布条或红塑料袋为每个测点做好标记，测量成果按时整理并交项目组及时验收，验收合格后方可使用，如数据不合格需及时重测，测量合格率要求达到100%，优良率不低于95%。
在野外观测时，及时处理不合格的观测曲线。为了保证第一手观测资料的质量，每个观测点上都重复观测一次。对于整个工区，布置了大于总工作量5%的数量的检查观测点。检查点在全区均匀分布或者在异常部位布置。瞬变电磁法严格工作按照《地面瞬变电磁法技术规程》及设计书要求进行。正式开展工作前，首先对仪器进行试验标定以确定仪器处于良好的工作状态。对全区的瞬变电磁数据质量检查点做了误差统计计算。
在工作过程中，对所使用设备和导线等经常检查，发射线框大小保持一致，线框大小误差保持在3%以内。对每一个观测数据实时监视衰减曲线和并查看数据情况，对畸变点及时进行重复观测，杜绝了非预期数据的取得。
将野外仪器采集的原始数据资料，按照工区、线号、点号以及采集日期用统一的TEM格式及时保存并记录班报，当天回到室内整理归总；数据处理采用国外进口的瞬变电磁处理软件Maxwell软件进行处理；经滤波等一系列数据处理计算后Maxwell软件会生成一个相应的网格数据（.grd格式），并将该网格数据导出，最终采用surfer 11软件绘制视电阻率等值线断面图、视电阻率等值线平面图。矿层视电阻率等值线平面图采用所有测线全部测点对应矿层的标高视电阻率值及其测点平面坐标进行网格绘制而成。
矿山采空区存在积水采空区或不积水采空区，由于受矿区地层，矿区构造的影响以及矿山开采方式、开采规模、开采时间、开采深度、矿井排水方式等的不同，积水程度亦有很大的差异，所反映的视电阻率值及等值线形态差异明显。充水的采空区视电阻率值较低，非充水的采空区视电阻率值较高。矿层采空，巷道及采区废弃后，部分区段有可能出现顶板垮落，从而导致上覆地层出现局部或整体的冒落、沉陷填埋巷道现象，地层稳定性发生变化，积水条件发生变化，其电性特征表现为明显的异常，本次探测对采空区的推断解释方法为：
不同的岩层及含水性具有不同的导电性，是电法类物探工作的理论基础和物理前提，也是电法类物探工作进行地质解释的依据。瞬变电磁法由于对低阻地质体或含水地层反应灵敏，同时因本次工作地层的视电阻率有明显电性差异，为物探工作提供了充分物性条件，因此具有良好电磁法探测物性基础。
受地形、房屋、高压线影响，瞬变电磁工作方法、工作原理、工作量及本身瞬变电磁分辨率和多解性等限制，在使用过程中应结合水文地质等资料使用。由于该技术方法探测的局限性，存在浅部无电性数据，因此浅部探测存在盲区，故在视电阻率等值线断面图中上部为空白区。
老窑、采空区突水对矿山安全的隐患较大，开采过程中要随时警惕老窑、采空区突水，在开采过应注意观察透水预兆，采取超前探放水等必要的安全防范措施。对推断解释的采空区就算富水情况较差，也要注意垮塌等因素造成的安全隐患。
作者简介：徐金鹏（1982.10- ），本科，研究方向：地质矿产勘查、地质灾害治理设计与评估。
关键词：瞬变电磁法；隐蔽致灾
目前瞬变电磁法有时间域电磁感应方法和频率域电磁感应方法，本次介绍的是澳大利亚进口的SM24瞬变电磁采集系统，属于时间域电磁感应方法。其探测原理是：在地面布设一回线，并给发送回线上供一个电流脉冲，在脉冲波后沿下降的瞬间，产生一个向地下传播的一次磁场，在一次磁场的激励下，地质体将产生涡流，其大小取决于地质体的导电程度，在一次场消失后，该涡流不会立即消失，它将有一个衰减过程。该衰减过程又产生一个衰减的二次磁场向地表传播，由地面的接收装置接收二次磁场，该二次磁场的变化将反映地下地质体的电性分布情况。如按不同的延迟时间测量二次感应电动势V（t），就得到了二次磁场随时间衰减的特性曲线。如果地下没有良导体存在时，将观测到快速衰减的过渡过程；当存在良导体时，由于电源切断的一瞬间，在导体内部将产生涡流以维持一次场的切断，所观测到的过渡过程衰变速度将变慢，从而发现地下导体的存在。
一般情况下，如果采空区充填空气，所观测的二次感应电压信号弱，衰减数据变化较快；如果采空区充填水，则所观测的二次感应电压信号较强，衰减相对较慢。如果测区水系不发育，且矿层顶底板隔水性好，则由采空区所引起。如果测区水系发育且顶底板透水性强，则由采空区所引起的电性异常主要表现为低电阻特性。在一定情况下可能会导致地面变形或者蹋陷。断层接触带多充填破碎角砾岩，会形成导水通道。当地层与构造含水时，由于地下水的流动性及电离作用，电阻率呈现低阻特征。分析对比电阻率参数，区分物性差异，寻找低阻异常区可以划分含水范围。在横向上，沉积地层的电性正常情况下是均一的或变化不大。在三维空间上具有一定规模时可改变纵向电性的变化规律，表现为局部的、区域性的电性异常。采空区的视电阻率主要取决于它们的塌陷及其充水程度，塌陷的采空区与未塌陷的采空区电性上有一定的差异，充水的采空区视电阻率则小于未充水的采空区，这是瞬变电磁探测采空区分布，并进行积水情况评价的地球物理推断依据。
测点定位工作采用天宝GXT3000GPS全球卫星定位系统，精度为亚米级，仪器各项精度指标正常、性能良好。施工前在矿区的控制点进行相应系数校正和仪器的常规检验，施工过程中严格执行相关测量规范和规程，西安80坐标系统和85国家高程基准，按照测网中每条测线每个测点的实际坐标，测量人员紧密配合，移动测量，及时记录班报并保存每个测点的坐标和高程，同时用红布条或红塑料袋为每个测点做好标记，测量成果按时整理并交项目组及时验收，验收合格后方可使用，如数据不合格需及时重测，测量合格率要求达到100%，优良率不低于95%。
在野外观测时，及时处理不合格的观测曲线。为了保证第一手观测资料的质量，每个观测点上都重复观测一次。对于整个工区，布置了大于总工作量5%的数量的检查观测点。检查点在全区均匀分布或者在异常部位布置。瞬变电磁法严格工作按照《地面瞬变电磁法技术规程》及设计书要求进行。正式开展工作前，首先对仪器进行试验标定以确定仪器处于良好的工作状态。对全区的瞬变电磁数据质量检查点做了误差统计计算。
在工作过程中，对所使用设备和导线等经常检查，发射线框大小保持一致，线框大小误差保持在3%以内。对每一个观测数据实时监视衰减曲线和并查看数据情况，对畸变点及时进行重复观测，杜绝了非预期数据的取得。
将野外仪器采集的原始数据资料，按照工区、线号、点号以及采集日期用统一的TEM格式及时保存并记录班报，当天回到室内整理归总；数据处理采用国外进口的瞬变电磁处理软件Maxwell软件进行处理；经滤波等一系列数据处理计算后Maxwell软件会生成一个相应的网格数据（.grd格式），并将该网格数据导出，最终采用surfer 11软件绘制视电阻率等值线断面图、视电阻率等值线平面图。矿层视电阻率等值线平面图采用所有测线全部测点对应矿层的标高视电阻率值及其测点平面坐标进行网格绘制而成。
矿山采空区存在积水采空区或不积水采空区，由于受矿区地层，矿区构造的影响以及矿山开采方式、开采规模、开采时间、开采深度、矿井排水方式等的不同，积水程度亦有很大的差异，所反映的视电阻率值及等值线形态差异明显。充水的采空区视电阻率值较低，非充水的采空区视电阻率值较高。矿层采空，巷道及采区废弃后，部分区段有可能出现顶板垮落，从而导致上覆地层出现局部或整体的冒落、沉陷填埋巷道现象，地层稳定性发生变化，积水条件发生变化，其电性特征表现为明显的异常，本次探测对采空区的推断解释方法为：
不同的岩层及含水性具有不同的导电性，是电法类物探工作的理论基础和物理前提，也是电法类物探工作进行地质解释的依据。瞬变电磁法由于对低阻地质体或含水地层反应灵敏，同时因本次工作地层的视电阻率有明显电性差异，为物探工作提供了充分物性条件，因此具有良好电磁法探测物性基础。
受地形、房屋、高压线影响，瞬变电磁工作方法、工作原理、工作量及本身瞬变电磁分辨率和多解性等限制，在使用过程中应结合水文地质等资料使用。由于该技术方法探测的局限性，存在浅部无电性数据，因此浅部探测存在盲区，故在视电阻率等值线断面图中上部为空白区。
老窑、采空区突水对矿山安全的隐患较大，开采过程中要随时警惕老窑、采空区突水，在开采过应注意观察透水预兆，采取超前探放水等必要的安全防范措施。对推断解释的采空区就算富水情况较差，也要注意垮塌等因素造成的安全隐患。
作者简介：徐金鹏（1982.10- ），本科，研究方向：地质矿产勘查、地质灾害治理设计与评估。