瞬變電磁法在邊坡下部老采空區(qū)探測中的應(yīng)用

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1、瞬變電磁法在邊坡下部老采空區(qū)探測中的應(yīng)用關(guān)宇，孫世國，辛方超,楊沖北方工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院，100144，北京摘要：隨著安全生產(chǎn)形勢的日益嚴(yán)峻，很多事故都是由老采空區(qū)所引起的，為了尋找老采空區(qū)和確定老采空區(qū)的賦存狀態(tài)，采用瞬變電磁法進(jìn)行了現(xiàn)場勘察。本文主要介紹了瞬變電磁法的原理和資料解釋方法，然后結(jié)合工程地質(zhì)資料和實(shí)測圖像進(jìn)行綜合分析，初步確定了老采空區(qū)的空間分布形態(tài)，保障礦山的安全生產(chǎn)。關(guān)鍵詞：瞬變電磁法；采空區(qū)；電阻率?分類號TU195ApplicationoftransientelectromagneticmethodinOpencastCoalMi

2、neGoaf　GuanYu,SunShiguo,Xinfangchao,Yangchong?CollegeofArchitecturalEngineering,NorthChinaUniversityofTechnology,100144,Beijing,China；Abstract:Withthesafetyproductionsituationincreasingly,manyaccidentsarecausedbygoaf,inordertofindthegoafandjudgegoafoccurrencestate,thetransientelec

3、tromagneticmethodwasputforwardtotheReconnaissance.Thispapermainlyintroducestheprincipleoftransientelectromagneticmethodandthedatainterpretationmethod,thencombinedengineeringgeologicaldatawiththethemeasuredimage,preliminaryjudgespatialdistributionofthegoaf,ensuresafetyproductioninm

4、ine.???KeyWords:Transientelectromagneticmethod;Goaf;Electricalresistivity1引言撫順東露天礦采煤歷史久遠(yuǎn)，開采方式多樣，采空區(qū)分布普遍，采空區(qū)的存在，嚴(yán)重威脅著煤礦的安全生產(chǎn)，特別是當(dāng)采空區(qū)充滿水時(shí)，它會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，因此，查明礦區(qū)復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造尤其是水文地質(zhì)情況，以便及時(shí)采取防治措施，防患于未然。瞬變電磁測深法作為一種重要的物探方法，它具有電性分辨能力強(qiáng)、隨機(jī)干擾影響小、測地工作簡單等優(yōu)點(diǎn)而被應(yīng)用于采空區(qū)調(diào)查中，尤其在對采空區(qū)的富水情況探測，瞬變電磁法是最有效的方法之

5、一[1-2]。2瞬變電磁方法原理及資料解釋基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金（41172250）；國家“十二五”科技支撐項(xiàng)目（2012BAK09B00）。作者簡介：關(guān)宇（1987-），男，碩士研究生，巖土工程專業(yè),主要從事邊坡穩(wěn)定性方面的研究。2.1方法原理瞬變電磁法（簡稱“TEM”）是一種時(shí)間域電磁法，它是利用階躍波形電磁脈沖激發(fā)，利用不接地回線向地下發(fā)射一次場，在一次場的間歇期間（斷電后），測量由地下介質(zhì)產(chǎn)生的感應(yīng)二次場隨時(shí)間的變化，來達(dá)到尋找各種地質(zhì)目標(biāo)體的一種地球物理勘探方法之一[2]。按不同的延遲時(shí)間測量二次感生電動(dòng)勢就得到了二次場隨時(shí)間衰減的特性曲線，

6、對此曲線進(jìn)行解釋，便可推斷出采空區(qū)等不量地質(zhì)體的存在。2.2資料解釋瞬變電磁測深法的理論公式，都是依據(jù)水平層狀介層模型推出的，目前較成熟的解釋方法也都是在水平層狀一維模型的基礎(chǔ)上建立起來的。等效平板（或稱等效導(dǎo)電平面）解釋法和“煙圈”理論解釋法作為兩種快速的一維解釋方法有著簡單、便于野外處理等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。2.2.1等效平板解釋法等效導(dǎo)電平板解釋法是根據(jù)視縱向電導(dǎo)曲線的特征值直觀地劃分地層的一種近似解釋方法，因此又稱“視縱向電導(dǎo)解釋法”。它最大的特點(diǎn)就是無需初始模型。根據(jù)電磁場理論，引入矢勢，板外任一點(diǎn)處矢勢的分量所滿足的方程為(1)此式說明，在時(shí)，虛

7、源以速度向下作勻速運(yùn)動(dòng)?？尚蜗蟮乩斫鉃椋弘S的增減，等效導(dǎo)電平面便以速度上下“浮動(dòng)”。當(dāng)增大時(shí)，它逐漸下沉，當(dāng)減小時(shí)，它又逐漸“上浮”。這樣便可以用一塊隨時(shí)間的變化而“沉浮”的“截流”導(dǎo)電平面來近似代替回線源中的均勻大地，從而求出地表任一點(diǎn)的異常場[3]。2.2.2“煙圈”理論解釋法M.N.Nabighian認(rèn)為感應(yīng)渦流場在地表引起的瞬變電磁響應(yīng)為地下各個(gè)渦流層的總效應(yīng)，這種效應(yīng)可近似地用向下傳播的電流環(huán)來等效。這些電流環(huán)好像是發(fā)射回線吹出的“煙圈”，其形狀與發(fā)射回線相同，隨著延遲時(shí)間增大而向外、向下擴(kuò)大、增深。計(jì)算地表瞬變電磁響應(yīng)可以用某時(shí)刻地下的電流環(huán)鏡

8、像相等效[4]。某時(shí)刻“煙圈”的穿透深度和運(yùn)動(dòng)速度為(2)(3)由