【煤矿防治水】{矿井瞬变电磁法}煤矿井下工作面含水构造矿井瞬变电磁探测(掘进头、侧帮、顶底板,回采面)
煤矿突水构造矿井瞬变电磁探测技术研究要点
煤矿突水构造矿井瞬变电磁探测技术研究重点推广项目编号：AQT-3-66主要完成单位：中国矿业大学、山东枣庄矿业集团公司高庄煤矿项目内容：本项目研究内容属应用地球物理学科领域，为矿井地球物理探测技术在煤矿防治水中的应用。
项目研究采用井下试验、理论分析、物理模型实验和数值模拟相结合的方法，对不同地质条件下采煤工作面顶、底板突水构造的全空间瞬变电磁响应特征进行了深入研究，为矿井瞬变电磁数据处理和解释工作奠定了基础，同时为煤矿防治水工作提供了有效技术手段。
主要研究内容包括：1、矿井瞬变电磁法基本原理瞬变电磁法（Transient Electromagnetic Method，简称TEM）是利用不接地回线或电极向地下发送脉冲式一次电磁场，用线圈或接地电极观测由该脉冲电磁场感应的地下涡流产生的二次电磁场的空间和时间分布，来解决有关地质问题的时间域电磁法。
2、矿井瞬变电磁法视电阻率定义目前地面瞬变电磁法视电阻率定义有多种方法，其中测量装置以重叠回线或单回线组合（包括双回线组合）为例，且为近区（晚期）测量，其视电阻率定义利用垂直磁偶极源耦合晚期测量的场与电阻率为ρ1的半空间测量场之比进行的。
重叠回线组合晚期场视电阻率表达式为：式中和分别为不均匀介质和电阻率为均匀介质半空间晚期测量的垂直磁偶源磁场垂直分量对时间偏导数。
矿井瞬变电磁法基本原理与地面瞬变电磁法基本一样，其视电阻率的定义与地面定义基本相同。
由于矿井瞬变电磁法感应场为全空间瞬变响应，视电阻率表达式与地面视电阻率表达式应有所区别，将矿井瞬变电磁法视电阻率表达式定义为：式中，同上式，C为常数。
式中M=S×N×I为发射回线磁偶距，S为发射回线的面积，N为杂数，I为供电电流强度。
所以有：当接受回线面积为s，杂数为n，介质中感应的涡流场在接受回线中产生的感应电位为：由于矿井瞬变电磁法测量接收回线中的感应电位为全空间响应，可得到矿井瞬变电磁法视电阻率计算公式：矿井瞬变电磁法视电阻率定义没有考虑巷道空间的影响，这是因为矿井瞬变电磁法实际测量中，由于一次场关断效应的影响，一般距离回线20m左右范围内的地层电性分布情况很难确定，而巷道尺寸一般小于5m，且巷道空间充满空气（高阻），因此，对测量结果不如矿井直流电法勘探影响大，实际勘探中一般忽略其影响。
瞬变电磁法勘探在煤矿防治水工作中的应用
Value Engineering• 137•瞬变电磁法勘探在煤矿防治水工作中的应用Application of Transient Electromagnetic Exploration in Water Control of Coal Mine张大明ZH A N G D a-m in g(河北省煤田地质局物测地质队，邢台054000)(Geological Sur^^ey Team of Hebei Province Coal Geolog^^Bureau,Xingtai054000, C hina)摘要:本文介绍了瞬变电磁法在山西辛安煤矿水文物探中的应用情况，取得了较好的成果，并对该方法应用中遇到了最小探测深度的问题进行了探讨。
A bstract:In this paper,the application of transient electromagnetic method in hydrogeophysical prospecting of Xin'an coal mine in Shanxi Province is introduced,and good results are obtained.The problem of minimum detection depth encountered in the application of this method is discussed.关键词：瞬变电磁法;最小探测深度；关断时间；线圈自感Key w ords:transient electromagnetic method；minimum detection depth；turn-off time；coil self-inductance中图分类号:TD745 文献标识码:A文章编号=1006-4311(2017)07-0137-02〇引言为了满足矿井能力提升后辛安煤矿生产及巷道布置的需要，更好地解决矿井生产建设中的各种地质问题，促 进煤矿生产实现标准化、现代化，保证矿井安全生产，加强煤炭资源的合理开发利用山西山阴中煤顺通辛安煤业有限公司委托河北省煤田地质局物测地质队对辛安煤矿进行三维地震及瞬变电磁综合勘探。
瞬变电磁法在矿井防治水工作的探讨与应用
瞬变电磁法在矿井防治水工作的探讨与应用瞬变电磁法（Transient Electromagnetic Method, TEM）是一种非常有效的地下电磁勘探方法，已广泛应用于矿山工程中的水文地质勘查和水工程防治水工作。
本文将探讨瞬变电磁法在矿井防治水工作中的应用，并介绍相关的研究成果和案例。
矿井防治水工作是矿山工程中的一项重要工作，涉及到矿井地下水的排水、防止水灾事故等问题。
传统的矿井防治水方法主要是通过井巷和钻孔等直接观测和测量方法，这种方法存在着工作量大、效率低、成本高等问题。
而瞬变电磁法具有快速、高效、非侵入等优点，可以在地下水位变化、地下水含量、地下水流速等方面提供精确的数据和信息。
瞬变电磁法是利用地下电磁场的变化来探测地下的电性和结构分布情况，通过测量地下电磁场的瞬变响应，并进行数据分析和解释，可以获得地下水层的水位、漏水点位置、水流方向和速率等信息。
瞬变电磁法的原理是在地下埋放一对发射和接收线圈，通过发射线圈向地下产生瞬时电流激发地下的感应电磁场，然后通过接收线圈测量感应电磁场的变化情况。
由于地下水具有较高的导电性，当地下水位发生变化时，地下电磁场的瞬变响应也会相应变化，通过分析这种变化可以推测地下水位的高度。
通过瞬变电磁法的应用，可以实时监测矿井地下水位的变化情况，为矿井排水和防治水工作提供准确的基础数据。
此外，瞬变电磁法还可以检测地下漏水点的位置和数量，帮助矿山工程人员精确地确定漏水点，并采取措施予以处理。
同时，瞬变电磁法还能识别地下水流方向和速率，为矿山工程人员制定合理的排水和安全预测措施提供科学依据。
在实际应用中，瞬变电磁法已经得到了广泛的验证和应用。
以矿山为例，矿井地下水位常年处于高位，给排水和生产带来了很大的困扰。
通过瞬变电磁法的应用，可以及时监测地下水位的变化情况，帮助矿山工程人员制定相应的排水和防治水方案，提高了防治水工作的效率和水平。
综上所述，瞬变电磁法是一种非常有效的地下电磁勘探方法，已广泛应用于矿山工程中的水文地质勘查和水工程防治水工作。
瞬变电磁法在煤矿采空积水探测中的应用
瞬变电磁法在煤矿采空积水探测中的应用煤矿采空区是指煤矿开采后形成的地下空间，这些空间往往与地表和地下水联系紧密，形成采空区水体不断积聚的问题。
采空区水体的积聚涉及到煤矿安全和环境保护问题，因此对采空积水的探测成为煤矿企业非常关注的问题。
本文将介绍瞬变电磁法在煤矿采空积水探测中的应用。
瞬变电磁法原理瞬变电磁法是一种地球物理勘探方法，它是利用强烈的电磁脉冲在地下产生感应电流，并通过探测电场及其时序变化来推断地下的导电体等地质体。
在瞬变电磁法中，探测器用极短脉冲电流激发地下材料中的感应电流，产生高频电场和磁场。
由于瞬变电磁法的短脉冲和高频电场，它具有深度浅、分辨率高、探测速度快和适用多种地质体的特点，尤其适用于采用非平衡电磁场的高频瞬变电磁法技术。
因此，瞬变电磁法在采空积水探测中得到了广泛的应用。
应用瞬变电磁法探测采空积水，其探测目标是采空区和采空区周边的断层、裂隙和孔隙等导电体，因此，需要分析采空区的地质情况和地下水分布情况。
在瞬变电磁法探测中，需要设置探测器和发射器，通过收集电磁数据，来分析煤矿采空区的地质结构和水文情况。
采用瞬变电磁法探测煤矿采空积水时，需要对探测区域进行分网，利用瞬变电磁法仪器对每一个网格进行探测，得到探测数据，然后通过数据处理和像面反演算法得出区域内水文结构的分布情况和地质构造的形态。
通过对得到的数据进行反演，可以获取探测区域的电阻率剖面图，用来研究采空区周围岩体的电阻率分布情况，从而判断采空区周围是否存在破碎带或水呈漏斗状的地质条件。
瞬变电磁法探测数据还可以用来分析采空区的水分布情况，并获取水位、水压力和水的流动速度等水文参数。
对于采空区的水分布情况，瞬变电磁法主要是通过测量电阻率来分析不同深度和不同位置处的地下水的存在情况和水的运移规律。
通过反演得到的数据进行分析，可以获得采空区水文结构和水文特征参数，如水位、地下水流的分布特征、水文缓冲区等重要信息，为煤矿采空区的管理和安全生产提供了有力的技术支持。
瞬变电磁法在板集煤矿井底车场防治水中的应用
Ｂ ３ — Ｆ３ １
正
Ｅ ＮＷ Ｗ Ｗ
４ ２
０ １ －８
③太原组 灰岩水
在 井 底 车场 Ｂ 、Ｂ Ｂ 。与 Ｆ 之 间 的地 垒 构 造 ， Ｆ 、Ｆ 、 ５ ： 造
ＢＦ ３ ３
正
７ ３
Ｏ５ 一０
成一 ３ ｍ水平距太原组灰岩最近距离仅 ２ｍ左右 ， ７５ ０ 所以灰岩
Ｓ ｉｎ ｅ＆ Ｔｅ ｌ１ ｌｇ『 ｓ ｎ ｃｅ ｃ ｃ Ｉ ｏ ） Ｖｉｏ １０ ｉ
２１ ０ ２年 ０ ６月第 １ 期 ６
科 技 视 ＵＰ －
矿业科技
井底车场边界断层 Ｆ 。断层次 生构造较发育 ， 、 Ｆ Ｂ Ｂ
３ 使用 仪器及 操作
３１ 仪器特点 ．
本 次 探 测 所 用 用仪 器 为加 拿 大 Ｇ ｏｉｓ公 司 生 产 的 ｅｎｃ Ｐ Ｏ Ｅ 瞬变 电磁 系统 。Ｐ Ｏ Ｅ ４ Ｒ ＴＭ Ｒ Ｔ Ｍ ７采用参考 电缆 同步 。 可 满足浅部测深对 高精度 同步 的要求 。无论在那 种情况 下应 用 ，Ｒ Ｔ Ｍ ７都使用 高频接收线 圈。该接 收线 圈的带 宽足 Ｐ ＯＥ ４
向 ３ ０ １０ ， ３ ～ ７ 。 地层倾角 除靠近断层两端 稍陡外 ， 一般 较为平
表 １ 井 底 车场 附近 断 层 一 览 表
断层名称 性质 倾向 倾角 （ 对 附近巷道掘进 ｏ ） 落差（ ） ｍ 的影响 Ｎ Ｗ Ｗ
Ｓ Ｓ Ｅ ＳＥ Ｅ
水， 富水性 中等 。 ②煤 系砂 岩裂 隙水 煤系砂岩裂隙水是工作面掘进直接充水水 源 ，根据主 、 副 、风 检 查 孑 抽 水 试 验 资 料 ， ～ Ｌ ９ ４煤 间砂 岩 水 ｑ Ｏ０ ３ ＝ ．０ ～
１ 井底 车场地 质及 水 文地质 条件
瞬变电磁法在煤矿防治水工作中的应用
275近年来，我国煤炭资源经过长期大范围的肆意开采，各地区均出现不同程度的地下采空区，这些地下采空区的出现便是造成煤矿水害事故频发的主要原因之一。
为了预防煤矿水害事故的发生，瞬变电磁法勘探技术手段被广泛的应用在煤矿防治水工作中。
因此，本文对瞬变电磁法在煤矿防治水工作中的应用进行探究及分析。
1 瞬变电磁法的工作原理瞬变电磁法主要是利用一个不接地回线发射脉冲一次电磁场，用线圈观测该脉冲电磁场的二次感应磁场的空间和时间分布，来解决相关地质问题的。
在自然状态下，不同地质介质的导电性是不同的。
而地下水的导电性比较强，若是煤矿地下层中具有一定的储水缝隙或是蓄水空间，地下水与围岩的电性差异就会比较大，这便使对低阻体反应灵敏的瞬变电磁仪得到了广泛应用。
2 煤矿水害事故的主要类型2.1 地表水害事故地表水害事故主要发生在低洼处的积水区域，主因便是大气降水。
无论地表水资源是直接充当矿井水源还是间接充当矿井水源，都会造成难以挽回的水害事故。
2.2 地下水害事故在地下水害事故中，若主要由存在于地表松散堆积物中的孔隙水造成则为孔隙水事故；若是出现因岩石裂隙连通性过强造成的涌水事故则为裂隙水事故；而由可溶性岩石内部空间中的岩溶水造成的水害事故则为岩溶水事故。
2.3 老空水害事故老空水为在煤矿区域中煤层采空区所存在的积水。
因其具有分散、隐蔽等特点无法与外界环境贯通，一旦连通外界便会引发很严重的水害事故，破坏力也最大。
3 瞬变电磁法在煤矿防治水工作中的应用实例东祥煤矿由王村煤矿和土门煤矿经整合而成。
原土门煤矿位于矿区西南部，主副井口均已封闭。
原王村煤矿位于矿区东北部，采空区位于矿区北部和东部，副井口已封闭。
煤矿整合后一直处于停产阶段，未有出水事故发生，但原整合小煤矿在生产过程中曾发生多次矿井出水事故。
本次通过采用地面瞬变电磁法对采空区充富水性及其与深部开采区域间的水力关联程度做出评价，为煤矿技术改造及煤层开采规划设计提供科学依据。
井下瞬变电磁掘进头超前探水技术
１０８科技资讯 ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ２０１０ ＮＯ．１０ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ工 业 技 术我国煤矿井下巷道超前探测主要包括瑞雷波、地质雷达、直流电法等物探技术。
瑞雷波、地质雷达技术可用于巷道前方、侧方探测，但测距近、适应性差，一般情况下探测距离仅１０余ｍ，且对异常含水与否无法作出判别；电法超前探测技术，主要用于掘进头正前方隐伏构造探测，简便、实用、测距大、对水敏感、异常探出率高，但缺点是控制范围小、只能预测巷道掘进头整前方有无含水构造，而且探测工作量大，对高产高效矿井掘进效率影响较大。
借助瞬变电磁定向性好、对水敏感的技术优势，我们经过大量井下探测试验研究，探索出瞬变电磁超前探水的新方法，不仅大大提高了探测效率，而且取得较好地质效果。
１ 探测原理及方法１．１瞬变电磁基本原理瞬变电磁法（Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＭｅｔｈｏｄ，简称ＴＥＭ）是地球物理探测中最有效的电磁方法之一。
分为地面ＴＥＭ探测和地下全空间瞬变电磁探测两种情况。
地下全空间瞬变电磁法利用发射框中的电流中断以后在空间导电介质中引发的二次涡流场来获得周围地层结构的信息。
该方法利用井下有限空间（如巷道等）对目标体进行近距离观测，探测的可信度和分辨率较高。
特别是在煤矿水害预测方面的应用获得了极大的成功。
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电磁场，在一次脉冲电磁场间歇期间，利用不接地线圈或接地电极观测二次涡流场的方法。
其基本工作方法是：于地面或井下设置通以一定波形电流的发射线圈，从而在其周围空间产生一次磁场，并在地下导电岩矿体中产生感应电流。
断电后，感应电流由于热损耗而随时间衰减。
衰减过程一般分为早、中和晚期。
早期的电磁场相当于频率域中的高频成分，衰减快，趋肤深度小；而晚期成分则相当于频率域中的低频成分，衰减慢，趋肤深度大。
矿井瞬变电磁法在井下掘进工作面探测中的应用
收稿日期：２０１８?０６?０５作者简介：张晓岩（１９８６－），男，山西运城人，助理工程师，从事地质勘探与测量工作。
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５－２７９８．２０１８．０９．０１１矿井瞬变电磁法在井下掘进工作面探测中的应用张晓岩（潞安集团古城煤矿建设管理处，山西长治 ０４６１００）摘 要：利用ＰＲＯＴＥＭ４７ＣＭ矿井瞬变电磁仪对某矿井下的掘进头进行了探测，经过数据处理及分析解释，最终探测出了低阻富水区域，为巷道安全掘进提供了技术保障。
关键词：ＰＲＯＴＥＭ４７ＣＭ瞬变电磁仪；掘进工作面；富水区中图分类号：ＴＤ１６６；Ｐ６３１．３ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００５?２７９８（２０１８）０９?００３１?０２１ 矿井瞬变电磁原理矿井瞬变电磁法通过不接地发射回线向探测异常体发射脉冲式的一次电磁场，然后用接收线圈观测发射的脉冲电磁场感应出的地下涡流产生的二次电磁场信息，进而推断勘探范围内的地质信息与积水分布情况［１－５］。
给发射线圈供以阶跃脉冲电流，就会在回线周围空间介质中建立起相对稳定的磁场分布；断开电流一次电磁场的急剧衰减先传播到发射回线周边的巷道顶、底板和侧帮，在发射电流关断瞬间，环状线电流贴近发射回线，与发射回线的形状非常接近，该电流环随时间推移对外扩散并变形为圆电流环［６－１０］。
等效电流环就像从发射线圈中吹出来的“烟圈”，电流向外扩散的进程形象的称为“烟圈效应”（如图１所示）。
图１ 矿井瞬变电磁发射时的“烟圈效应”示意２ 探测施工方案某矿井田范围内含煤的地层有二叠系下统山西组以及石炭系上统太原组，煤层厚度２１．８８ｍ；为了保证煤矿巷道内的安全掘进，提前预防水灾或者水患事故发生，需查清掘进巷道迎头顶板、顺层及底板富水性情况，同时划定出探测区域的低阻充水异常。
２．１ 数据采集依据矿井瞬变电磁法原理，结合施工的条件限制（比如金属护网等）选取试验后的参数进行原始数据采集。
根据“烟圈效应”理论，采用ＰＲＯ ＴＥＭ４７ＣＭ仪器在巷道迎头位置进行探测，探测时线框法线方向平行于探测方向，线框法线与巷道方向的夹角分别偏左右各８０°范围内每１０°采集数据，本次探测了仰角４５°、俯角４５°及顺层方向共３个剖面。
瞬变电磁法在煤矿采空区积水探测中的应用
瞬变电磁法在煤矿采空区积水探测中的应用摘要：煤矿掘进工作面水害超前探测方法多种多样，其中直流电法、音频电透视、瞬变电磁法应用最为广泛，对岩层的富水性的反应较为敏感。
每种探测方法各有优缺点，其中瞬变电磁法凭借其成本低、效率高、对含水体响应灵敏等优点，成为煤矿采掘工作面水害预测预报的首选方法。
本文主要分析瞬变电磁法在煤矿采空区积水探测中的应用。
关键词：瞬变电磁法；老窑积水采空区；积水探测；防治水引言由于我国许多煤矿普遍存在着不同程度的水害，大量煤炭无法得到正常的开采。
华北石炭二叠纪煤田较大范围内煤层水压随埋深的增加而增大，位于该煤田内的某矿３号煤层的底板为含水层富水性较强且岩溶发育的巨厚石灰岩。
如能将此类煤炭安全合理有效地开采，能够切实地解决企业的资源问题，也能够带来显著的经济效益和社会效益。
目前，许多学者对瞬变电磁法在防治水方面的应用提出了合理建议，但矿井开采范围内老窑分布密集，采空区互相贯通，存在老窑积水，已成为煤矿一大隐患。
1、井下瞬变电磁法工作原理井下瞬变电磁法是利用不接地回线向探测地层发射一次脉冲电磁场，在一次脉冲电磁场间歇期间，利用不接地线圈观测二次涡流场的方法。
其工作方法是在井下掘进工作面设置发射线圈，首先通以一定波形电流，从而在巷道周围空间产生一次磁场，并在围岩中产生感应电流，然后进行断电，感应电流由于热损耗而随时间衰减。
衰减过程分为早期、中期、晚期，早期电磁场衰减快，趋肤深度小，晚期电磁场衰减慢，趋肤深度大。
通过测量断电后不同时间段的二次场随时间的变化规律，即可得到不同深度岩层的地电特征。
2、井下瞬变电磁探测影响因素根据井下瞬变电磁法的工作原理可知，井下现场采集数据时测量信号的信噪比的高低决定了探测结果的好坏。
掘进工作面积水、金属设备设施、电磁干扰是信噪比高低的主要影响因素。
掘进工作面积水主要有施工水、顶板淋水等，瞬变电磁探测作业区域积水将导致数据成果图中出现假的低阻异常区，影响探测结果真实性;掘进工作面金属设备设施主要有金属网、锚杆、锚索、单体支柱、综掘机、装岩机、胶带架、钢轨等，其中一些金属设备设施由于数量少、体积小，对探测结果影响不大，但综掘机、装岩机、胶带架等大型设备设施则会对探测结果产生较大影响，需要向碛头后方移动15m以上;掘进工作面为综掘机、胶带输送机、装载机等供电的动力电缆产生的电磁干扰对探测结果影响大，探测时需要对除监控电缆以外的电缆进行断电处理。
瞬变电磁法在煤矿防治水工作中的应用
瞬变电磁法在煤矿防治水工作中的应用□侯丽军太原煤炭气化（集团）有限责任公司，山西太原 030032摘要：本文主要论述瞬变电磁法在煤矿防治水工作中的应用，首先对瞬变电磁法的工作原理进行简单论述，其次结合应用实例进行分析，根据实例分析，实际揭示资料的验证及说明，瞬变电磁法是一种有效地物探方法，而且对水位及范围的探测较为精准，可以为矿井水害的防治和预报提供真实有效的依据：关键词：瞬变电磁法；煤矿；防治水；应用效果0引言煤矿水害一直是阻碍矿产资源有效开采的一大因素。
长期以来，伴随煤矿开采数a的大幅增加，开采区的水体 质s趋于M杂，煤矿t层、底层以及老空区突水，不仅在 很大程度h影响了生产情况并带来安全隐患，还使经济遭 受朮大损失当前勘察采矿区域突水构造所应用的方法中，钻探方法的成本较高，速度较为缓慢，传统方法由于地下 环境的约束，探测效果不够明显。
矿井瞬变电磁方法采用 小回线装H，其方向性明显，施1:较为方便，多个矿井通 过此装a的应用，取得了较好的应用效果1瞬变电磁法工作原理矿井瞬变电磁方法英文缩写为M TEM,其工作原理 足依据电磁感应定律在矿井中应爪不接地线圈，对一次 脉冲电磁场的间歇期间进行发射，接着二次应Flj不接地线 圈对涡流场进行观测，根据二次涡流场的空间分布规律对 矿井地质进行探测在探测过程中所采爪的方法如下：首 先在矿井巷口中安H—个线圈，让其在电流的作用下产生 电磁场，并使所探测的目标体发生感应电流；其次当电流 断开之后，感应电流呈损耗状态，其损耗的过程经过早期、中期和晚期三个阶段早期的电磁场损耗较快，而晚期的 电磁场损耗趋于缓慢根据晚期阶段的变化，对二次场的 时M变化进行不同程度的研究=:在矿井中，电磁场分布呈空间形式，地下感应电流环 带分布情况如图1所小：根据图可知，矿井中的沉积序列 一般不容M分散，而且在横向上其导电性能的分布也较为 均匀，在纵方向上的变化规律也较为稳定如果地层呈完整的状态或者《构造破损rfiiI I不富含水时，将使电阻率增加，从而引起较弱的涡流场；如果地层构造破损但富水时,电阻率降低，从而引起较强的涡流场。
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矿井瞬变电磁法
煤矿井下工作面含水构造矿井瞬变电磁探测
武汉地大华睿地学技术有限公司
一、引言
煤矿井下工作面分为掘进头、左右侧帮、顶底板及回采面。工作面内的含水构造对于煤
矿生产过存在巨大的威胁。利用相应的地球物理探测技术可以有效的预测含水构造，提高矿
井生产的防治水能力。
二、使用方法
矿井瞬变电磁法
三、技术原理
矿井瞬变电磁法基本原理与地面瞬变电磁法一样，采用仪器和测量数据的各种装置形式
和时间窗口也相同。由于矿井瞬变电磁法勘探环境的限制，测量线圈大小有限，其勘探深度
不如地面深，一般有效探深在100m左右。地面瞬变电磁法为半空间瞬变响应，这种瞬变响
应完全来自于地表以下半空间地层；而矿井瞬变电磁法为全空间瞬变响应，这种瞬变响应是
来自于回线平面上下（或两侧）地层，这对确定异常体的位置带来困难。实际资料解释中，
必须结合具体地质和水文地质情况综合分析。
图1全空间电磁场“烟圈”扩散示意图
其特点为：
（1）受井下施工空间所限，无法采用地表测量时的大线圈（边长大于50m）装置，只
能采用边长小于3m的多匝小线框，因此与地面瞬变电磁法相比具有测量设备轻便，工作效
率高，成本低等优点，可用于其他矿井物探方法无法施工的（长度有限或掘进迎头超前探测
等）；（2）由于采用小线圈测量，点距更密（一般为2~20m），体积效应降低，横向分辨率提
高，再者测量装置靠近目标体，异常体感应信号较强，具有较高的探测灵敏度；
（3）由于小线框发射电磁波的方向性明显，井下超前探测时，探测目标区域更具针对
性；（4）受发射电流关断时间的影响，早期测量信号畸变，无法探测到浅层的地质异常体，
一般存在10~20m左右的浅部探测盲区；
（5）井下施工时，测量数据容易受到金属物（采煤机械、变压器、金属支架、排水管
道等）的干扰，需要在资料处理解释中进行校正或剔除。矿井瞬变电磁法同样面临全空间电
磁场分布的问题。因煤层通常为高阻，电磁波易于通过，所以煤层对瞬变电磁法来说就没有
像对直流电场那样的屏蔽性，故瞬变电磁法所测信号为线框周围全空间岩石电性的综合反映。
但可利用小线框体积效应小、电磁波传播具有方向性的特点，通过改变线框平面方向并结合
地质资料来判断地质异常体的空间位置。
四、工程案例
案例1: 塔山矿二盘区回风巷在2013年8月23号进行物探超前探施工时，掘进头左侧
帮直接可见流出来的面状渗透水流，顶部出现少许淋水现象，出图如下；
图1回风巷掘进头等视电阻率断面扇形图45°斜向上（顶板）
图2 回风巷掘进头等视电阻率断面扇形图20°斜向上（顶板）
图3 回风巷掘进头等视电阻率断面扇形图（顺层）
图4 回风巷掘进头等视电阻率断面扇形图45°斜向下（底板）
瞬变电磁仪探测结果显示左前方偏上30-45度区域存在一定范围的低阻异常，深度约为
90-140米，整体富水可能性较大，推断可能为裂隙富水。；而掘进头右侧帮从几个探测方向
综合来看存在着一个连通性的小范围低阻异常且富水性良好。
案例2：贵州省贵阳市某矿侧帮含水构造瞬变探测结果如下图：
图 贵州省贵阳市某矿侧帮含水构造瞬变探测结果
结论：图中虚线中间区域为陷落柱发育范围，此区域电阻较低，推测为富水引起。
五、推荐仪器
该仪器的主要参数设置为：
1)矿井瞬变电磁法勘探装置类型采用重叠回线组合装置
2)大功率发射模式：发射线圈边长1.5m*1.5m，发射线圈匝数4匝；接收线圈边长
1.5m*1.5m，接收线圈匝数40匝。
小功率发射模式：发射线圈边长1.5m*1.5m，发射线圈匝数16匝；接收线
圈边长1.5m*1.5m，接收线圈匝数40匝。
3)供电电流档为50A，供电脉宽10ms，采样率16µS。
4)每个测点至少采用30次叠加方式提高信噪比，确保了原始数据的可靠性。