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[摘 要]随着采煤业的发展，煤矿逐渐进入到深井作业。由于井下地质环境复杂，采掘面在掘进过程中可能遇到大面积的地下水，从而影响到井下作业环境。因此，在开采前，必须对矿井进行调查。瞬变电磁法在煤矿水文地质调查中应用的比较多。本文主要分析了瞬变电磁法的工作原理、特点以及应用，并通过实际案例，阐述瞬变电磁法的实际应用效果。
[关键词]瞬变电磁法；水文地质调查；采煤
中图分类号：P641.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）03-0009-01
引言：
改革开放以来，我国经济快速发展，煤矿是经济社会发展的基础能源，对工业生产、居民生活等方面发挥重要作用。然而，煤矿一般埋藏在地层，不同区域地质环境不同，那么采煤的环境也不同。为了确保采煤安全性，在煤矿开采前，必须对煤矿水文地质条件进行调查，然后根据地质勘查情况，制定比较科学、合理的开采方案，提高煤矿生产效率，最大限度确保煤矿生产的安全性，确保煤矿生产企业的经济利益。
1 瞬变电磁法
1.1 瞬变电磁法工作原理
瞬变电磁法是通过不接地回线和接地电极向地下发送一次脉冲式电磁场，电磁场通过电磁线圈接受地下导体产生的二次涡旋电磁场，然后根据二次电磁场空间分布特点，对地下矿藏和地质结构进行分析和判断。瞬变电磁法还能够对煤矿水文地质条件进行探测和分析，并通过地质导体进行响应，从而对煤矿的底层含水层进行划分，对煤层形态进行探测，并对煤层的断裂和导水性进行评估。
1.2 瞬变电磁法的特点
瞬变电磁法的穿透性比较强、覆盖面积广、适应能力强，因此在油田开发、地质勘测的工作中广泛应用。将瞬变电磁法应用在煤田水文地质勘查中，具有以下几个优点：第一，分辨率高，由于观测的是二次场，在近区观测的时候，可以使用中心回线法、重叠回线法等方式进行观测，这种观测方式与探测目标的耦合性比较好，所以观测得到的数据信息异常幅度大、结构简单、分层能力强。第二，勘查的范围比较广。通过瞬变电磁法进行勘查，勘探距离最远可达1000米。随着采集技术的进步，勘查范围还将进一步扩展，第三，地形影响作用小。在高阻隔的围岩结构下，地形起伏大，低阻隔围岩地区，地势起伏比较小，所以测量受到的影响比较小。第四，勘查的信息比较丰富。瞬变电磁法勘查时，地质剖面和探测工作同时进行，所以勘查的信息比较详细。第五，资料信噪比比较高。第六，环境适应能力比较强。通过不接地回线的发射和接收，不需要考虑到接地电阻的问题，所以在沙漠、冻土、江河湖海等地质环境下，都能够使用。
2 瞬變电磁法测量方法
2.1 瞬变电磁法构成
瞬变电磁法主要有发射回线和接收回线两部分组成，常用的地面测量装置有同点回线装置、分离回线装置和框-回线装置。同点回线装置按照发射线圈和接收线位置的不同，分成重叠回线和中心回线装置。分离回线装置的发射回线和接收回线保持一定的距离，回线的尺寸根据实际情况确定。框-回线装置发射回线是用长达数百米的矩形回线连接而成，并在回线内外布置测量线，用小型的线圈和探头进行测量。由于框-回线装置测量简单、测量速度快、探测深度大等特点，所以在煤田水文地质调查中广泛应用。
2.1 瞬变电磁法测量布置形式
瞬变电磁法测量网络要按照测量中心线的方向布置，并垂直于构造布置测量线。瞬变电磁法勘查前，还必须进行试验，只有试验以后才能进行测量。试验内容如下：首先，检查试验的仪器设备是否能满足测量的需求，仪器设备的参数是否符合此次测量的点位要求，比如发射边框大小是否合适，发射频率、发射机的电压、电路大小，高压线的影响范围等等，必须有一个全面的了解，才能确保测量工作的准确性。其次，为了确保勘查的真实有效，在测量前还必须对数据采集的质量进行评估，比如数据失真率，并对背景噪音进行分析，了解勘探区的噪音大小，为后期勘查的资料整理作出有效的参考。最后进行剖面测试，在已知的钻孔附近进行剖面试验，通过探测采集数据的数值和方法分析测量方法的有效性，为测量工作奠定基础。
3 瞬变电磁法在煤田水文地质调查方面的具体应用
3.1 煤田概况
某煤矿的主要煤层在下二叠统山西组和上石炭统太原组，煤矿的采煤层埋藏深度在500米左右，煤矿走向为南北走向，煤层的倾角比较小，在15°左右。按照10x20的网度布置40条测量回线。通过对煤矿的调查分析，发现煤矿各个地层的电阻率如下：①层为第四系冲击层，厚度在140米左右，地层的电阻率平均值为11。②煤系地层，厚度在100米到350米左右，电阻率变化比较大，在15—30之间。③为基底陶系灰岩。如果不考虑灰岩含水的情况下，该灰岩结构的厚度可算做无限大。下图是煤矿测量勘查的地质剖面图：
3.2 观测测量
通过小边长的同点装置，观察到的数据V/I值偏大，计算出的电阻率。比如在③为基底陶系灰岩覆盖层和基岩电阻率为nx10-nx104之间，如果使用10米的边长重叠测量法，那么测量的结果可能低于nx10-nx104这个值。而且，回线边越短，则测量的电阻率越大，因此使用框-回线装置。在测量过程中，一般要增大装置发射和接收回线的边长，从而延长发射信号的有效时间，这样有利于探测器进行深层探测，降低煤矿探测的工作难度，降低横向分辨率，扩大测量结果受影响范围。一般来说，发射的回线和回线边长一般大于或者等于煤田探测或者深度。
4 结束语
近年来国家大力提倡清洁能源，但是受到技术条件的限制，在相当一段时间内，煤炭依然是国民经济社会的重要助力。近年来，煤矿生产过程中的安全问题一直受到大家的关注。通过煤矿水文地质调查工作，在充分了解煤矿地层特性的情况下，然后制定科学、合理的开采计划，才能确保生产的安全性。瞬变电磁法由于测量范围广、适应性强、操作简单，在煤矿水文地质勘查中广泛应用。但是由于地电比较复杂，所以在应用方面还存在一定的问题，还需要进一步的研究。
参考文献
[1] 曹胜洪.关于煤田水文地质调查中瞬变电磁法的应用分析[J].科技创新与应用，2015，（19）：293-293.
[2] 孙加满，韩玉雷，王银西等.瞬变电磁法在煤矿水文地质调查中的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2014，（17）：956-957.
[3] 周建雄，胡月强.瞬变电磁法在煤田矿区水害防治中的应用[J].中州煤炭，2016，50（8）：158-160.
[关键词]瞬变电磁法；水文地质调查；采煤
中图分类号：P641.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）03-0009-01
引言：
改革开放以来，我国经济快速发展，煤矿是经济社会发展的基础能源，对工业生产、居民生活等方面发挥重要作用。然而，煤矿一般埋藏在地层，不同区域地质环境不同，那么采煤的环境也不同。为了确保采煤安全性，在煤矿开采前，必须对煤矿水文地质条件进行调查，然后根据地质勘查情况，制定比较科学、合理的开采方案，提高煤矿生产效率，最大限度确保煤矿生产的安全性，确保煤矿生产企业的经济利益。
1 瞬变电磁法
1.1 瞬变电磁法工作原理
瞬变电磁法是通过不接地回线和接地电极向地下发送一次脉冲式电磁场，电磁场通过电磁线圈接受地下导体产生的二次涡旋电磁场，然后根据二次电磁场空间分布特点，对地下矿藏和地质结构进行分析和判断。瞬变电磁法还能够对煤矿水文地质条件进行探测和分析，并通过地质导体进行响应，从而对煤矿的底层含水层进行划分，对煤层形态进行探测，并对煤层的断裂和导水性进行评估。
1.2 瞬变电磁法的特点
瞬变电磁法的穿透性比较强、覆盖面积广、适应能力强，因此在油田开发、地质勘测的工作中广泛应用。将瞬变电磁法应用在煤田水文地质勘查中，具有以下几个优点：第一，分辨率高，由于观测的是二次场，在近区观测的时候，可以使用中心回线法、重叠回线法等方式进行观测，这种观测方式与探测目标的耦合性比较好，所以观测得到的数据信息异常幅度大、结构简单、分层能力强。第二，勘查的范围比较广。通过瞬变电磁法进行勘查，勘探距离最远可达1000米。随着采集技术的进步，勘查范围还将进一步扩展，第三，地形影响作用小。在高阻隔的围岩结构下，地形起伏大，低阻隔围岩地区，地势起伏比较小，所以测量受到的影响比较小。第四，勘查的信息比较丰富。瞬变电磁法勘查时，地质剖面和探测工作同时进行，所以勘查的信息比较详细。第五，资料信噪比比较高。第六，环境适应能力比较强。通过不接地回线的发射和接收，不需要考虑到接地电阻的问题，所以在沙漠、冻土、江河湖海等地质环境下，都能够使用。
2 瞬變电磁法测量方法
2.1 瞬变电磁法构成
瞬变电磁法主要有发射回线和接收回线两部分组成，常用的地面测量装置有同点回线装置、分离回线装置和框-回线装置。同点回线装置按照发射线圈和接收线位置的不同，分成重叠回线和中心回线装置。分离回线装置的发射回线和接收回线保持一定的距离，回线的尺寸根据实际情况确定。框-回线装置发射回线是用长达数百米的矩形回线连接而成，并在回线内外布置测量线，用小型的线圈和探头进行测量。由于框-回线装置测量简单、测量速度快、探测深度大等特点，所以在煤田水文地质调查中广泛应用。
2.1 瞬变电磁法测量布置形式
瞬变电磁法测量网络要按照测量中心线的方向布置，并垂直于构造布置测量线。瞬变电磁法勘查前，还必须进行试验，只有试验以后才能进行测量。试验内容如下：首先，检查试验的仪器设备是否能满足测量的需求，仪器设备的参数是否符合此次测量的点位要求，比如发射边框大小是否合适，发射频率、发射机的电压、电路大小，高压线的影响范围等等，必须有一个全面的了解，才能确保测量工作的准确性。其次，为了确保勘查的真实有效，在测量前还必须对数据采集的质量进行评估，比如数据失真率，并对背景噪音进行分析，了解勘探区的噪音大小，为后期勘查的资料整理作出有效的参考。最后进行剖面测试，在已知的钻孔附近进行剖面试验，通过探测采集数据的数值和方法分析测量方法的有效性，为测量工作奠定基础。
3 瞬变电磁法在煤田水文地质调查方面的具体应用
3.1 煤田概况
某煤矿的主要煤层在下二叠统山西组和上石炭统太原组，煤矿的采煤层埋藏深度在500米左右，煤矿走向为南北走向，煤层的倾角比较小，在15°左右。按照10x20的网度布置40条测量回线。通过对煤矿的调查分析，发现煤矿各个地层的电阻率如下：①层为第四系冲击层，厚度在140米左右，地层的电阻率平均值为11。②煤系地层，厚度在100米到350米左右，电阻率变化比较大，在15—30之间。③为基底陶系灰岩。如果不考虑灰岩含水的情况下，该灰岩结构的厚度可算做无限大。下图是煤矿测量勘查的地质剖面图：
3.2 观测测量
通过小边长的同点装置，观察到的数据V/I值偏大，计算出的电阻率。比如在③为基底陶系灰岩覆盖层和基岩电阻率为nx10-nx104之间，如果使用10米的边长重叠测量法，那么测量的结果可能低于nx10-nx104这个值。而且，回线边越短，则测量的电阻率越大，因此使用框-回线装置。在测量过程中，一般要增大装置发射和接收回线的边长，从而延长发射信号的有效时间，这样有利于探测器进行深层探测，降低煤矿探测的工作难度，降低横向分辨率，扩大测量结果受影响范围。一般来说，发射的回线和回线边长一般大于或者等于煤田探测或者深度。
4 结束语
近年来国家大力提倡清洁能源，但是受到技术条件的限制，在相当一段时间内，煤炭依然是国民经济社会的重要助力。近年来，煤矿生产过程中的安全问题一直受到大家的关注。通过煤矿水文地质调查工作，在充分了解煤矿地层特性的情况下，然后制定科学、合理的开采计划，才能确保生产的安全性。瞬变电磁法由于测量范围广、适应性强、操作简单，在煤矿水文地质勘查中广泛应用。但是由于地电比较复杂，所以在应用方面还存在一定的问题，还需要进一步的研究。
参考文献
[1] 曹胜洪.关于煤田水文地质调查中瞬变电磁法的应用分析[J].科技创新与应用，2015，（19）：293-293.
[2] 孙加满，韩玉雷，王银西等.瞬变电磁法在煤矿水文地质调查中的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2014，（17）：956-957.
[3] 周建雄，胡月强.瞬变电磁法在煤田矿区水害防治中的应用[J].中州煤炭，2016，50（8）：158-160.