瞬变电磁法的应用
山东盛泉矿业有限公司
科技进步成果奖励申报书
成果名称：瞬变电磁法在有掘必探工作中的应用
完成单位：沈家峁煤矿技术科（盖章）协作单位：（盖章）填报日期： 2016 年 9 月 10 日
成果名称瞬变电磁法在有掘必探工作中
的应用
成果起止日期
成果的主要内容：
一、项目简介
随着矿井开采深度的加大，矿井水文地质条件日趋复杂，为防止矿井水害事故发生必须加强探放水管理，严格执行有掘必探、先探后掘、有采必探、先治后采的探放水原则，坚持物探先行、钻探验证、化探跟进的综合探测程序科学有效的开展井下探放水工作，原有的物探设备直流电法仪由于施工难度大、条件要求高、探测结果可靠性差已不符合井下物探要求，矿井瞬变电磁法是当前应用范围广的一种电法勘探技术。此方法观测的是二次场，能够较为直观的进行近区观测(能够使用重叠回线装置)，对低阻含水体特灵敏、不易受体积效应的影响、纵横向分辨率高，而且施工作业方便、快捷、效率比较高。因此，在煤矿水文地质探测方面有很高的应用价值。瞬变电法探测优点：高定向性（方位性)、高分辨率、有效探测距离大、适应性强、易于施工、效率高。YCS150型瞬变电磁仪具备操作简单、小功率、小线圈、大测深、分辨能力及抗干扰能力强、物探结果精度高、成图简单等优点现已投入使用，为更好的服务于井下探放水作业还需对瞬变电磁法探测的应用进行探索研究。
二、YCS150瞬变电磁施工方法
1、掘进迎头探测施工方法：
迎头超前探测，采用偶极共轴法，即发射线圈距接收线圈3-5米；发射线圈2*2米双匝，接收线圈直径0.6米；发射电压7.2V，电流2A;对迎头顺层方向、斜向上、两个平面分别按7个角度进行探测，探测距离为距迎头150米范围的前方视电阻率扇形图。布置方案如图1-1和1-2。
图1-1 现场施工布置框图
图1-2 瞬变电磁迎头顺层水平7个方向探测角度示意图
2、煤矿瞬变电磁仪探测原理
瞬变电磁法原理为：采用不接地回线或者接地线源向探测地面发送一次场，在其存在有效时间内，对地面下方介质的二次场测量电压同时间变化关系。二次场的强弱、衰减速度同地下质体有一定的关系。通过对二次场衰减情况，辨别地下质体特征。 瞬变电磁法的工作方法是：通过巷道中发射线圈向四周空间产生的一次场，使得岩体产生一定的感应电流，当发射线圈断电后，感应电流减弱，随时间推移而减小。感应电场生成的二次场会向下、向外扩散。这一过程，电场、磁场交替生成，扩散速率与岩体电阻有关，不同时间扩散情况不同。衰减过程分三阶段，即：早、中、晚阶段。早期阶段磁场类似高频，衰减迅速，涉及深度范围较小；晚期阶段磁场类似低频，衰减缓慢，涉及深度范围广泛。二次磁场向远处传播通过接收回线进行观测，经过测量各时间段内二次磁场随着时问变化的响应情况，能够得到不同深度的地电特性。 3、瞬变电磁法探测结果分析
通过电性分析，可得出如下结论，煤炭电阻率较大，其次砂岩，粘土类最差。由于煤层形成时代久远，其沉积序列清晰，其电性特征，纵向变化较为固定，横向较平稳。倘若探测区域构造没有水源，该区域导电性能微弱，但是电阻率较大。倘若探测区域构造有水源存在，该区域具有良好的导电性能，而电阻率相对偏低。通常低电阻率地域形成的二次场较强，衰减速度缓慢；而高电阻率地域与之相反，从而辨别地下质体属性，根据结果对比可以判断采空区及地质构造。
迎头 头
左邦
右邦
30° 15° 0° -45°
-15° -30° 45°
三、取得的效果及经济效益
通过对瞬变电磁法的应用，可以解决直流电法仪在物探中局限性的难题，合理布置探放水钻孔，有效地针对低电阻区域进行探放，同时提高了钻探精确度，消除水害隐患，增加了安全系数。
通过瞬变电磁仪的使用，能够全方位对掘进迎头进行物探，消除了直流电法仪的局限性，并且保证了施工安全，有较好的经济效益和安全效益。
应用效果评议意见
通过使用瞬变电磁法，减少了物探时的施工难度，提高了物探精确度，在保证安全的前提下提高了经济效益。
财务部门意见：
年月日（盖章）
基层审核意见
盛泉公司
专业评审小组意见
评委会评审意见
（盖章）
年月日
主要参加人员登记表
姓名性别年龄工作单位职务职称对本项目做出的重要贡献王令文男48 技术科技术副总工程师提出课题
陈国栋男29 技术科技术科副科长助理工程师理论指导参与研究
马明帅男28 技术科技术科副科长助理工程师现场落实
梁超男28 技术科技术员助理工程师现场落实
纪恩涛男28 技术科技术员助理工程师现场落实
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瞬变电磁法的应用
山东盛泉矿业有限公司 科技进步成果奖励申报书 成果名称：瞬变电磁法在有掘必探工作中的应用 完成单位：沈家峁煤矿技术科（盖章）协作单位：（盖章）填报日期： 2016 年 9 月 10 日
成果名称瞬变电磁法在有掘必探工作中 的应用 成果起止日期 成果的主要内容： 一、项目简介 随着矿井开采深度的加大，矿井水文地质条件日趋复杂，为防止矿井水害事故发生必须加强探放水管理，严格执行有掘必探、先探后掘、有采必探、先治后采的探放水原则，坚持物探先行、钻探验证、化探跟进的综合探测程序科学有效的开展井下探放水工作，原有的物探设备直流电法仪由于施工难度大、条件要求高、探测结果可靠性差已不符合井下物探要求，矿井瞬变电磁法是当前应用范围广的一种电法勘探技术。此方法观测的是二次场，能够较为直观的进行近区观测(能够使用重叠回线装置)，对低阻含水体特灵敏、不易受体积效应的影响、纵横向分辨率高，而且施工作业方便、快捷、效率比较高。因此，在煤矿水文地质探测方面有很高的应用价值。瞬变电法探测优点：高定向性（方位性)、高分辨率、有效探测距离大、适应性强、易于施工、效率高。YCS150型瞬变电磁仪具备操作简单、小功率、小线圈、大测深、分辨能力及抗干扰能力强、物探结果精度高、成图简单等优点现已投入使用，为更好的服务于井下探放水作业还需对瞬变电磁法探测的应用进行探索研究。 二、YCS150瞬变电磁施工方法 1、掘进迎头探测施工方法： 迎头超前探测，采用偶极共轴法，即发射线圈距接收线圈3-5米；发射线圈2*2米双匝，接收线圈直径0.6米；发射电压7.2V，电流2A;对迎头顺层方向、斜向上、两个平面分别按7个角度进行探测，探测距离为距迎头150米范围的前方视电阻率扇形图。布置方案如图1-1和1-2。 图1-1 现场施工布置框图
勘查行业技术标准汇编
一、固体矿产调查勘查行业标准目录 1、中华人民共和国地质矿产行业标准铁、锰、铬矿地质勘查规范（DZ/T0200-2002） 2、中华人民共和国地质矿产行业标准钨、锡、汞锑矿地质勘查规范（DZ/T0201-2002） 3、中华人民共和国地质矿产行业标准铜、铅、锌、银、镍、钼矿地质勘查规范（DZ/T0214-2002） 4、中华人民共和国地质矿产行业标准铝土矿、冶金菱镁矿地质勘查规范（DZ/T0202-2002） 5、中华人民共和国地质矿产行业标准岩金矿地质勘查规范（DZ/T0205-2002） 6、中华人民共和国地质矿产行业标准砂矿（金属矿产）地质勘查规范（DZ/T0208-2002） 7、中华人民共和国地质矿产行业标准稀有金属矿产地质勘查规范（DZ/T0203-2002） 8、中华人民共和国地质矿产行业标准稀土矿产地质勘查规范（DZ/T0204-2002） 9、中华人民共和国地质矿产行业标准铀矿地质勘查规范（DZ/T0199-2002） 10、中华人民共和国地质矿产行业标准煤、泥炭地质勘查规范（DZ/T0215-2002） 11、中华人民共和国地质矿产行业标准高岭土、膨润土、耐火粘土矿地质勘查规范（DZ/T 0206-2002） 12、中华人民共和国地质矿产行业标准玻璃硅质原料、饰面石材、石膏、温石棉、硅灰石、滑石、石墨矿产地质勘查规范（DZ/T0207-2002） 13、中华人民共和国地质矿产行业标准磷矿地质勘查规范（DZ/T0209-2002） 14、中华人民共和国地质矿产行业标准硫铁矿地质勘查规范（DZ/T0210-2002） 15、中华人民共和国地质矿产行业标准重晶石、毒重石、萤石、硼矿地质勘查规范（DZ/T0211-2002） 16、中华人民共和国地质矿产行业标准盐湖和盐类矿产地质勘查规范（DZ/T0212-2002） 17、中华人民共和国地质矿产行业标准冶金、化工石灰岩及白云岩、水泥原料矿产地质勘查规范（DZ/T0213-2002） 18、中华人民共和国地质矿产行业标准固体矿产勘查/矿山闭坑地质报告编写规范（DZ/T0033-2002） 19、中华人民共和国地质矿产行业标准固体矿产勘查原始地质编录规定（DZ/T0078-93） 20、中华人民共和国地质矿产行业标准固体矿产勘查地质资料综合整理、综合研究规定（DZ/T0079-93） 21、中华人民共和国地质矿产行业标准固体矿产勘查报告格式规定（DZ/T0131-1994） 22、中华人民共和国地质矿产行业标准地质矿产钻探岩矿芯管理通则（DZ/T0032-1992） 23、中华人民共和国地质矿产行业标准固体矿产勘查档案立卷归档规则（DZ/T0222-2004） 24、中华人民共和国地质矿产行业标准煤层气资源/储量规范（DZ/T0216-2010） 25、中华人民共和国地质矿产行业标准煤田地质填图规程（1∶50000、1∶250000、1∶10000、1∶50000）（DZ/T0175-1997） 26、中华人民共和国地质部固体矿产普查勘探地质资料综合整理规范（1980年颁布实施） 27、国土资源部发文矿区矿产资源出量规模划分标准 28、中华人民共和国地质矿产行业标准岩石矿物鉴定质量要求和检查办法（DZ/T0130.2-1994） 29、中华人民共和国地质矿产行业标准岩矿分析质量要求和检查办法（DZ/T0130.3-1994） 30、中华人民共和国地质矿产行业标准1∶50000和1∶200000化探样品分析质量要求和检查办法（DZ/T0130.6-1994） 31、中华人民共和国地质矿产行业标准岩矿分析试样制备规程（DZ0130.13-1994） 32、中华人民共和国地质矿产行业标准煤层气田开发方案编制规范（DZ/T0249-2010）
瞬变电磁法报告模板
左线出口（1） ************隧道左线 出口ZK27+687～ZK27+587瞬变电磁法 超前地质预报报告 ***********有限公司 二〇一四年八月二十五日
项目名称：************************ 数据采集： 报告编写： 复核： 审核： ***************有限公司 二〇一四年八月二十五日
目录 一、工作概况 (1) 二、瞬变电磁法基本原理 (1) 三、测点布置及施工方法 (2) 四、现场工程地质分析 (3) 五、瞬变电磁法的资料解释 (5) 六、结论及建议 (8)
*****************隧道左线出口 ZK27+687～ZK27+587瞬变电磁法超前地质预报报告 一、工作概况 2014年8月18日下午，我单位对******************口掌子面ZK27+687处进行了瞬变电磁超前探测工作，其目的在于：查明前方赋存水情况。现场情况：掌子面、附近拱顶及边墙无渗水现象。 二、瞬变电磁法基本原理 瞬变电磁法的激励场源主要有两种，一种是回线形式（或载流线圈）的磁源，另一种是接地电极形式的电流源。下面以均匀大地的瞬变电磁响应为例，来讨论回线形式磁偶源激发的瞬变电磁场，从而阐述瞬变电磁法测深的基本理论。 在导电率为σ、导磁率为μ的均匀各向同性大地表面敷设面积为S 的矩形发射回线在回线中供以阶跃脉冲电流 ???≥<=0 00)(t t I t I （1） 在电流断开之前（0 瞬变电磁法数据处理流程研究 利用瞬变电磁法对目标体进行探测，采集数据后，需将采集的数理进行一系列的处理之后才能进行相关的分析与应用，因此研究数据处理的流程是十分有必要的。 标签：瞬变电磁法；数据处理；流程 引言 利用瞬变电磁装置对目标进行勘探采集数据后，便要进行数据处理的工作了。在现阶段，由于处理解释的理论不成熟，仅仅停留在半定量半定性阶段，尽管现在有很多专家学者将地震的处理解释理论引进了瞬变电磁之中，但是总的来说还是有局限性的。（张国峰等，2008）因此对瞬变电磁数据处理的研究是很有必要的。 此次采用的瞬变电磁装置为大定源回线装置，发射回线：600m×600m，工作频率：6.25Hz，发射电流：16A。在此，以工程中取得数据为基础就处理的方法进行讨论。 1 数据处理流程 2 干扰校正处理 测区靠近高压线的数据受到电磁干扰影响，出现突变的极大或极小值，甚至会使局部数据整体变形、抬升或降低。在数据采集的时候采取多种措施减小干扰，如在接收线圈正上方2m处安放铁丝网防护，多次数据采集优选数据质量相对较好的数据，但少数测点仍然受到影响。 对于受到干扰的数据要进行校正，使其回归应有的变化规律。根据已知地质条件，采用多点圆滑及距离加权滤波的方法对受干扰数据进行处理，处理前后的效果对比如图2所示。其中图a）为受干扰原始数据断面图，从图中可以看出，数据发生了严重跳变，蓝色虚线为采集数据位于高压线边缘，其发射线框位于高压线底下，采集数据由于受到高压线电磁干扰，导致富水层位深度出现异常，即富水层位向上提升，红色虚线框内数据采集位于高压线底下，由于受到电磁干扰比较严重，引起数据突变，导致下部视电阻率比正常情况下要低。但是，总体来看，其电性在纵向上的变化趋势还是遵循“高——低——高”的变化趋势。 对于以上特征的数据，首先进行了预处理，其目的是将干扰排除，避免存在因为干扰造成的假异常。处理方法为：剔除极大、极小值，进行多点圆滑——滤波。对处理后的数据成图，如图b）所示，图中没有了突变点，数据变化较为均匀，为后期的资料分析解释提供了可信依据。 瞬变电磁原理、仪器及应用 第1章绪论 (1) 1.1 瞬变电磁法发展概况 (1) 1.2 瞬变电磁探测方法的特点及应用领域 (2) 第2章瞬变电磁法探测原理 (4) 第3章ATEM-II瞬变电磁探测系统 (7) 3.1 ATEM-II瞬变电磁发射机 (7) 3.2ATEM-II瞬变电磁接收机 (10) 第4章瞬变电磁响应分析 (17) 4.1各向同性水平层状大地上回线源的瞬变电磁响应 (17) 4.2均匀大地表面上大回线源在地表形成的瞬变电磁场 (17) 4.3中心回线下的隐伏球体的响应特征 (18) 4.4中心回线下的隐伏无限延伸的水平圆柱体的响应特征 (20) 4.5导电围岩中的局部导体瞬变电磁响应 (20) 第5章瞬变电磁野外工作方法 (22) 5.1 回线组合选择 (22) 5.2 发射电流的选择 (24) 5.3 发射脉冲宽度的选择 (25) 5.4 关断时间的影响 (26) 5.5 发射边长的选择 (27) 5.5 接收最早取样时间的选择 (29) 5.7 接收线圈的频率选择 (30) 第6章瞬变电磁探测的数据处理与成图 (31) 6.1数据质量判别 (31) 6.2 数据处理 (33) 6.2.1 平滑滤波 (33) 6.2.2 近似对数等间隔取样 (34) 6.3 基于“烟圈”理论的一维快速反演 (37) 6.4 数据成图 (40) 第7章 ATEM系统野外应用 (42) 7.1 长春秦家屯模型验证研究 (42) 7.2 长春伊通河活断层勘察研究 (44) 7.3 内蒙正镶白旗水源勘察 (45) 7.4 安徽铜陵矿山接替资源勘探 (49) 7.5 浙江舟山连岛工程探测 (52) 矿井直流电法勘探涵盖了巷道顶底板电测深法和矿井高密度电阻率法这两种方法，两者属于频率域，而矿井瞬变电磁法则为时间域的方法。 1直流电法技术的基本原理 直流电法勘探是测定岩石电阻率的传统方法。它通过一对接地电极把电流供入大地中，而通过另一对接地电极观测用于计算岩石电阻率所必需的电位或电位差信息（见图1）。 图1 电法勘探工作原理示意图 一个点电源O 在均匀介质中的电场形态为球形(见图2) ，每个球壳为一个等电位面，不同等电位面上A、B 两点会产生电位差，电位差的大小与其通过的介质的导电性(电阻率)有关。 此时通过直流电法仪测得A、B 两点的电位差，即可计算出介质的视电阻率。 A' j电流线 图2点电源在均匀介质中的电场形态 矿井直流电法勘探在井下巷道内安放物理场源和接收装置，因测点位置靠近勘探对象，缩短了目标体的探测距离，许多在地表无法探测到的较小规模地电异常体，在井下可获得较强异常响应，为提高电法勘探应用能力创造了有利条件。 巷道顶底板直流电测深法装置形式 固定MN法（施伦贝尔装置） 工作布置方式为A---M-O-N---B ，即以 O 点为中心，两边对称布置A 、M 、N 、B 四个电极四个电极按比例由近及远同步移动。 三极装置（常用于井下迎头超前探测） 工作布置方式为A---M — O —N----B （*）。即以 O 点为中心，两边对称布置M 、N 两个电极，A 、M 、N 三极由近及远逐步移动，B 极位于无穷远处。 图2 三极测深法示意图 上述两种装置中A 、B 、均为供电电极，用于向岩层供电；M 、N 均为测量电极，用于探测地电场电压，根据测出的电流、电压值结合装置系数就可以换算出地层视电阻率值。通过对不同深度地层的视电阻率值进行全方位探测和综合分析，就可以达到探测岩性或构造的目的。 矿井高密度电法 巷道顶底板电测深法由于受其观测方式的制约，不仅测点稀，工作效率低信息量小，而且更难从多种电极排列去研究地电断面的特征、结构与分布。因此，所提供的关于地电断面的地质信息贫乏，资料解释存在相当困难。为了克服上述困难与不足，更好的发挥物探在工程勘察中的优势，便发展出了高密度电阻率这项新的勘探技术。 其在原理上属于电法勘探中电阻率法的范畴，它是以岩土体的电性差异为基础，以研究在施加电场的作用下，地下传导电流的变化分布规律，它是在常规电法勘探基础上发展起来的一种新的勘探方法。高密度电法集中了常规剖面法和电测深法两者的特点，不仅可以观测地下一定深度范围内横向电性变化情况，同时还可以观测垂向电性的变化特征，总体而言具 瞬变电磁法在地质勘探中的应用 姓名：杨帅班级：资工803 学号：20081338 摘要:在地下水勘查工作中,用常规物探方法难以划分地层的结构、确定断裂构造的位置、查明基岩面的起伏形 态及判断地下水的赋存状况。通过瞬变电磁法(TEM)勘测并结合钻孔资料分析,对上述地质问题有了一些突破性 的认识,证明了瞬变电磁法在勘查工作中的有效性。当地下存在电性不均匀体时,通过瞬变电磁法会观测到电性 不均匀体的涡流异常场,进而推断矿体、地下水、地质构造等地下盲体的存在和部位。依据此特征成功地将瞬变电 法在探测中进行了应用。 关键词:瞬变电磁法;视电阻率;等值线;地下水勘查 0前言 随着我国国民经济快速发展,对能源的需求日益增大。 煤炭是我国目前主要能源之一,在煤矿生产和建设中,地质 构造直接影响煤矿生产安全生产和建设的重大灾害之一。 由于瞬变电磁法易于加大勘探深度,具有分辨能力强、工作效率高、受地形影响小等特点,近几年越来越受到人们的重视,被广泛用于油气田、地热、煤炭以及地下水勘查等领域。可以借助被探测地质体所产生的瞬变效应来划分地层结构、确定地质构造的位置、查明基岩面的起伏形态及判断地下水的赋存状况。 1勘探区概况 勘探区位于太行山西麓,沁水煤田东北部边缘中段, 地表部分面积被黄土覆盖,仅在工区内有部分基岩出露, 其它部分地段基岩出露。根据周边出露及揭露地层由老到 新有奥陶系中统峰峰组、石炭系中统本溪组、上统太原组、第四系。 该区的电性特征:第四系多由黄色、红棕色、褐色亚 粘土及砂土组成,不整合于各时代地层之上。厚度不大, 导电性能强,整个新生界松散层及地表强风化岩层从全区 资料对比来看均呈相对中低阻反映。 二1煤层顶板大占砂岩裂隙较发育,含有裂隙水,是煤层顶板直接含水层。采掘使煤层顶板岩层变形、破坏,形成冒落带、裂隙带和弯曲变形带。区内顶板砂岩虽厚度大、且较稳定,裂隙亦较发育,但由于其上被多层砂质泥岩、泥岩隔水层所分割,补给和储存条件均较差,富水性弱。因此煤层顶 板砂岩孔隙裂隙水常以滴水、淋水的形式进入矿井,很少形成突水。由于砂岩赋水的不均一性,在其富水区及导水裂隙密集带,顶板砂岩会形成突水,但突水量一般不会太大。3·2导水通道 充水通道主要有断裂导水通道、煤层顶板采动裂隙通 道、煤层底板采动裂隙通道、废弃井筒、巷道等。矿区覆盖层 沉积厚度不大,前部裂隙和开采后的塌陷为上部煤层开采充足水通道;局部断层2侧岩层裂隙发育带,为矿井的主要充 水通道;煤层开采后,地质条件发生变化,断层带的稳定性遭 受破坏,可成为矿井的充水通道;区内勘探阶段封闭不良的 钻孔和废弃井筒也可成为矿井的充水通道。 4结论 (1)主要含水层为碳酸盐类岩溶裂隙含水层、碎屑岩类 孔隙裂隙含水层和松散岩类孔隙含水层。 (2)韩庄矿的充水水源主要为煤层顶底板砂岩裂隙水、 沿裂隙通道入渗的第四系松散孔隙水、太原组岩溶裂隙水和寒武系岩溶裂隙水,老窑水为主要威胁水源。 (3)充水通道为断层带裂隙发育及采空塌陷带。 参考文献: [1]房佩贤,等.专门水文地质学[M].北京:地质出版社,1996. [2]杨孟达,等.煤矿地质学[M].北京:煤炭工业出版社,2000. 瞬变电磁法 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.其基本工作方法是：于地面或空中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电磁场，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。 目录 原理 优点 应用 原理 优点 应用 展开 编辑本段原理 瞬变电磁法也称时间域电磁法(Time domain electromagnetic methods)，简称TEM，它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二次涡流场的方法。简单地说，瞬变电磁法的基本原理就是电磁感应定律。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。通过测量断电后各个时间段的二次场随时间变化规律，可得到不同深度的地电特征。 编辑本段优点 瞬变电磁法探测具有如下优点 ⑴由于施工效率高，纯二次场观测以及对低阻体敏感，使得它在当前的煤田水文地质勘探中成为首选方法； ⑵瞬变电磁法在高阻围岩中寻找低阻地质体是最灵敏的方法，且无地形影响； ⑶采用同点组合观测，与探测目标有最佳耦合，异常响应强，形态简单，分辨能力强； ⑷剖面测量和测深工作同时完成，提供更多有用信息。 编辑本段应用 概述 根据瞬变电磁法对低阻体反应敏感的特点，将其用于煤矿井下水文勘查还是近几年的事情。瞬变电磁法是一种极具发展前景的方法，可查明含水地质如岩溶洞穴与通道、煤矿采空区、深部不规则水体等。瞬变电磁法在提高探测深度和在高阻地区寻找低阻地质体是最灵敏的方法，具有自动消除主要噪声源，且无地形影响，同点组合观测，与探测目标有最佳耦合，异常响应强，形态简单，分辨能力强等优点。 装置及原理 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，产生涡流场或着遵照量子力学原理使活泼的碱金属产生能级跃迁或使含有大量氢原子的液体的氢原子核沿磁场方向产生定向排列。 当外加的瞬变磁场撤销后，这些涡流场的释放或者活泼的碱金属要恢复原有的能级，释放跃迁产生能量。以及含有大量氢原子的液体的氢原子核恢复原有的排列时，均以磁场的形式释放能量所获的能量。利用接收线圈测量接收到的感应电动势v2。该电动势包含了地下介质电性特征,通过种种解释手段(一维反演,视电阻率等)得出地下岩层的结构. 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,也就是通常所说的干扰.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。 接收装置通常分为分离回线,中心回线和重叠回线3类,以重叠回线得到的信息最为完整,其它次之。 局限性及解决办法 瞬变电磁法的工作效率高,但也不能取代其它电法勘探手段,当遇到周边有大的金属结构时地面或空间的金属结构时,所测到的数据不可使用,此时应补充直流电法或其它物探方法(见金属结构物对测量的影响一文)。同时在地层表面遇到大量的低阻层矿化带时(例如在陕西南部某地铅锌矿区,地层表面充满石墨层)瞬变电磁法也不能可靠的测量,因此在选择测量时要考虑地质结构。 EMIT MAXWELL 瞬变电磁法勘探数据处理(1) 物探软件2010-04-25 11:58:11 阅读361 评论0 字号：大中小订阅 EMIT MAXWELL 瞬变电磁数据处理软件是由澳大利亚电磁成像技术公司的商业软件，运行于WINDOWS平台下，能对频率域；时间域及航空瞬变电磁勘测数据进行建模，正演，反演，及常规成图作业处理。另外还支持频率域与时间域的激发极化数据处理。很值得一提的是该系统包含两套扩展模块一个是EMAX组支持地面与航空瞬变电磁数据的CDI 深度计算。另一个就是CSIRO(澳大利亚国家工业研究院)组的正反演模块，是EMIT MAXWELL的核心模块，可惜网上下载的版本都不带！ 所需工具WINDOWS系统，EMIT MAXWELL ，UltraEdit Professional Text/Hex Editor ，Oasis montaj 简易处理流程数据导入→数据处理→测量和仪器→数据显示→数据正反演 一、数据导入 支持工业标准AMIRA格式；标准仪器文件CRONE,PROTEM,GEONICS,SIROTEM.其他软件格式GEOSOFT等详细看下图。国产的瞬变电磁数据可以参照 AMIRA标准格式用ULTRAEDIT制作。提示下PROTEM的GX7格式直接将扩展名改为RAW即可导入！ 软件界面 数据导入 以软件自带的DEMO数据为例，该数据为AMIRA标准格式。点击import→Tem File 选中DEMO.TEM 标准格式直接点击OK即可。数据导入就即刻生成了断面曲线与测网地图 EMIT MAXWELL 瞬变电磁法勘探数据处理(2) 物探软件2010-07-10 10:41:26 阅读136 评论0 字号：大中小订阅 数据导入成功后接下来就是对瞬变数据进行预处理。 如图所示点击DATA/PREFERENCES菜单选中edit and Process lines 第三节瞬变电磁法（TEM） 一、方法原理 瞬变电磁法是利用不接地回线或接地线源通以脉冲电流为场源，以激励探测目的物感应二次电流，在脉冲间歇测量二次场随时间变化的响应。当发射回线中的电流突然断开时，在介质中激励出二次涡流场（激发极化场），二次场从产生到结束的时间是短暂的，这就是“瞬变”名词的由来。在二次涡流场的衰减过程中，早期以高频为主，反映的是浅层信息，晚期以低频为主，反映的是深层地下信息。研究瞬变电磁场随时间变化规律，即可探测不同导电性介质的垂向分布。 瞬变电磁法的探测深度与回线线圈的大小、匝数有关，线圈越大、匝数越多，探测的深度就越深。 瞬变电磁法的观测是在脉冲间隙中进行，不存在一次场源的干扰，这称之为时间上的可分性，脉冲是多频率的合成，不同的延时观测的主频率不同，相应的时间场在地层中的传播速度不同，调查的深度也就不同，这称之为空间的可分性。由这两种可分性导致瞬变电磁法有以下特点：把频率域法的精确度问题转化成灵敏度问题，加大功率，灵敏度可以增大信噪比，加大勘探深度；在高阻围岩地区不会产生地形起伏影响的假异常；在低阻围岩地区由于是多道观测，早期道的地形影响也较易分辨；可以采用同点组合（同一回线、重叠回线等）进行观测，使与探测目标的耦合最好，取得的异常强，形态简单，分层能力强；线圈点位、方位或接收距要求相对不严格，测地工作简单，功效高；有穿透低阻覆盖层的能力，探测深度大；剖面测量与测深工 作同时完成，提供了更多有用信息，减少了多解性。 二、地球物理前提 由于瞬变电磁法是观测断电后由一次脉冲激励出的二次涡流场随时间的变化规律，二次涡流场随时间的衰减快慢和强弱与被探测介质（道碴、混凝土、岩石等）及介质状态（含水与干燥、完整与破裂）有关，TEM法衰减曲线的变化过程反映了检测点由高频到低频、由浅层到深层的地质信息变化过程。检测的参数是各层规一化的电阻率，对实测的衰减曲线进行反演拟合，绘制地下电性分层及分层的电阻率柱状图，进而以反演拟合曲线为基础，绘制成曲线簇断面图、等值线断面图及电性分级断面图。 TEM法主要用于隧底检测。隧底结构的正常场，一般情况下，干燥的道碴与铺底砼、基岩相比，相对电阻率高、电导率低，铺底砼的电阻率次高、电导率次低，基岩的电阻率相对较低、电导率相对较高，略高于铺底砼。当隧底结构出现异常，有裂损的铺底砼与完好的铺底砼相比，电导率升高、电阻率降低。如果在铺底层与基岩顶面之间有干虚碴层或存在吊空、松散层时，则将出现低电导率、高电阻率层；相反，虚碴层、松散层含水时，则出现高电导率、低电阻率。因此，用TEM法对隧底进行检测后，将实测的衰减曲线进行反演拟合，并以反演拟合为基础，绘制成电性分级断面图等图件，最后结合收集的既有资料（隧底结构图、竣工图、施工开挖地质情况等），对这些图件进行分析解释，提供隧底结构分层（道碴层、铺底层、基岩面、道碴充水充泥段和陷槽段）、有无底板层（含仰拱）、底板层破损段、 《地球探测与信息技术基础》 课程作业 题目：瞬变电磁法在地球勘探上的应用 姓名：周桥立 班级：064101 学号：20101003648 授课教师：胡祥云 2013 年 04 月 20日 摘要 瞬变电磁法是近年来电法勘探领域一种重要方法，是根据地壳中岩石或者矿体的导电性及介电性等电学性质的差异，研究电磁场的空间或时间分布规律，从而解决各种地质问题。目前已经发展为探测油气、金属和非金属矿产的一种重要方法，并且在深部地质构造研究、工程勘察、油气、矿产、水、地热勘探等领域得到广泛应用。 目录 1．概述 (4) 2. 瞬变电磁法 (5) 3．正演问题的研究 (8) 4．瞬变电磁勘探的应用 (12) 5．总结 (14) 参考文献 (15) 一、概述 电磁场理论的应用已经遍及地学、生命科学、医学、空间科学、信息科学等几乎所有的技术科学领域,同时这些工程技术领域对电磁理论研究也不断地提出各种新的要求. 电磁法勘探是基于研究电磁波在导电介质中传播特性,从而达到研究地下地质体赋存特性的目的. 通过天然或人工场源在大地中激励的交变电磁场,研究电磁场的空间和时间分布,分析观测到的磁场信号,得到地下目标体的电性分布特征的一种地球物理方法。 瞬变电磁测深法( Transient elect romagneticmet hod ,简称TEM) 是电磁法勘探中应用较广的一种,是近年来在工程地质勘察中普遍应用的时间域电磁探测方法. 它是利用阶跃波或其它脉冲电流场源激励,在大地产生过渡过程场,断电瞬间在大地中形成涡旋交变电磁场,测量这种由地下介质产生的二次感应电磁场随时间变化的衰减特性,从测量得到的异常信号中分析出地下不均匀体的导电性能和位置,从而推断矿体、工程基础、地下水、地质灾害、工程病态等地下目标体的分布性态. 该技术具有灵敏度高、分辨率强、探测深度大、灵活多变适应性强以及轻便、快速、廉价诸多优点,近年来发展十分迅猛,应用前景十分广阔. 目前,瞬变电磁法已经成为地球物理探测领域内的重要方法之一. 已广泛应用于水利、交通、城建、环保、考古等部门. 成功地解决了大量实际问题。 近年来，计算机技术的进步使瞬变电磁法的二维与三维正演模拟计算方法得到了迅速的发展，目前常用的有有限元法、有限差分法和积分方程法等。瞬变电磁法的三维正演模拟受到科学工作者的重视，深入研究三维瞬变电磁法以提高其应用水平和解释精度，具有重要的理论和现实意义。 水利水电工程物探规程 中华人民共和国水利行业标准水利水电工程物探规程 Code for engineering geophysical exploration of water resources and hydropower 2005-08-15 发布 2005-11-01 实施 中华人民共和国水利部发布 前言 根据水利部水利水电规划设计管理局2001 年3 月下发的水总局科[2001]1 号“关于下达2001 年度水利水电勘测设计技术规程制定、修订项目计划及主编单位的通知”，以及《水利水电工程物探规程》（DL5010－92）近10 年的执行情况和物探技术发展的现状，按照水利行业标准《水利技术标准编写规定》（SL1－2002）对其进行修订、完善和补充。 《水利水电工程物探规程》（SL326－2005）共5 章35 节和3 个附录，主要技术内容有： ——确定了术语、符号和代号； ——物探方法和技术中明确了使用的方法种类，每种方法的应用条件和使用的仪器技术指标，确定了现场试验、观测工作、测网布置、参数测试、记录评价、数据处理和解释、报告和图件等的技术要求；——确定了物探方法在22 个领域中的综合应用，明确了每一应用领域所采取的方法和技术， 并对资料解释和探测精度提出了具体要求； 本次修订对《水利水电工程物探规程》（DL5010－92）删除和增加的具体内容如下： ——删除的内容有：第2 章物探任务、3.1 节中甚低频的内容、3.3 节的微重力勘探、第3 章中有关方法技术解释性的条文、4.11 节桩基检测、附录A 仪器设备的使用与维护、附录B 有关操作方法的规定、附录F 图式图例、附录G 地震勘探爆炸工作安全条例、附录H 放射性同位素与射线装置放射防护条例； ——增加的内容有：引用标准，术语、符号和代号，在物探方法与技术一章中，有一般规定、高密度电法、瞬变电磁法、可控源音频大地电磁测深法、探地雷达法、瑞雷波法、层析成像、同位素示踪法等。在物探方法的综合应用一章中，有堤坝隐患探测、隧道施工超前预报、建基岩体质量检测、灌浆效果检测、混凝土质量检测、洞室混凝土衬砌质量检测、锚杆锚固质量检测、防渗墙质量检测、堆石（土）体密度和地基承载力检测、钢衬与混凝土接触状况检测、堆石坝面板质量检测等。 本标准所替代标准的历次版本为： ——《水文地质工程地质物探规程》（1982） ——《水利水电工程物探规程》DL5010－92 本标准批准部门：中华人民共和国水利部 本标准主持单位：水利部水利水电规划设计管理局 本规程解释单位：水利部水利水电规划设计管理局 直流电法、高密度电法和瞬变电磁法比较 矿井直流电法勘探涵盖了巷道顶底板电测深法和矿井高密度电阻率法这两种方法，两者属于频率域，而矿井瞬变电磁法则为时间域的方法。 1直流电法技术的基本原理 直流电法勘探是测定岩石电阻率的传统方法。它通过一对接地电极把电流供入中，而通过另一对接地电极观测用于计算岩石电阻率所必需的电位或电位差信息（见图1）。 图1 电法勘探工作原理示意图 一个点电源O 在均匀介质中的电场形态为球形(见图2) ，每个球壳为一个等电位面，不同等电位面上A、B 两点会产生电位差，电位差的大小与其通过的介质的导电性(电阻率)有关。 此时通过直流电法仪测得A、B 两点的电位差，即可计算出介质的视电阻率。 A B C C' B' O A' j电流线 等电位面 图2点电源在均匀介质中的电场形态 矿井直流电法勘探在井下巷道安放物理场源和接收装置，因测点位置靠近勘探对象，缩短了目标体的探测距离，许多在地表无法探测到的较小规模地电异常体，在井下可获得较强异常响应，为提高电法勘探应用能力创造了有利条件。 巷道顶底板直流电测深法装置形式 固定MN 法（施伦贝尔装置） 工作布置方式为A---M-O-N---B ，即以 O 点为中心，两边对称布置A 、M 、N 、B 四个电极四个电极按比例由近及远同步移动。 三极装置（常用于井下迎头超前探测） 工作布置方式为A---M — O —N----B （*）。即以 O 点为中心，两边对称布置M 、N 两个电极，A 、M 、N 三极由近及远逐步移动，B 极位于无穷远处。 图2 三极测深法示意图 上述两种装置中A 、B 、均为供电电极，用于向岩层供电；M 、N 均为测量电极，用于探测地电场电压，根据测出的电流、电压值结合装置系数就可以换算出地层视电阻率值。通过对不同深度地层的视电阻率值进行全方位探测和综合分析，就可以达到探测岩性或构造的目的。 矿井高密度电法 巷道顶底板电测深法由于受其观测方式的制约，不仅测点稀，工作效率低信息量小，而且更难从多种电极排列去研究地电断面的特征、结构与分布。因此，所提供的关于地电断面的地质信息贫乏，资料解释存在相当困难。为了克服上述困难与不足，更好的发挥物探在工程勘察中的优势，便发展出了高密度电阻率这项新的勘探技术。 其在原理上属于电法勘探中电阻率法的畴，它是以岩土体的电性差异为基础，以研究在施加电场的作用下，地下传导电流的变化分布规律，它是在常规电法勘探基础上发展起来的一种新的勘探方法。高密度电法集中了常规剖面法和电测深法两者的特点，不仅可以观测地下一定深度围横向电性变化情况，同时还可以观测垂向电性的变化特征，总体而言具有以下 郑州市嵘昌煤业有限公司12030工作面瞬变电磁勘探报告 郑州嵘昌集团实业有限公司 二0一四年十月十六日 郑州市嵘昌煤业有限公司12030工作面瞬变电磁勘探报告 报告编制：刘铁栓 数据处理：陈冬阳 成图：陈冬阳 地质：刘国超 测量：王程卫 数据采集：刘铁栓陈冬阳刘国超王程卫刘晓明王阳晓 工程施工单位：郑州嵘昌集团实业有限公司 报告编制单位：郑州嵘昌集团实业有限公司 单位技术负责人：邢吉亮 施工日期：2014年10月15日 报告提交日期：2014年10月18日 目录 第一章测区概况...................................................................... - 1 -§1.1 目的与任务............................................................................... - 1 -§1.2 测区位置及范围...................................................................... - 1 -§1.3 测区地质及水文地质概述.................................................... - 2 -第二章原始数据采集 ............................................................ - 3 -§2.1 瞬变电磁法简介...................................................................... - 3 -§2.2 仪器 ............................................................................................ - 5 -§2.3 工程布置及工作量完成情况 ............................................... - 6 -第三章数据处理...................................................................... - 8 -§3.1 数据处理 ................................................................................... - 8 -§3.2 资料解释 ................................................................................... - 9 -第四章结论与建议............................................................... - 10 -§4.1 结论 .......................................................................................... - 10 -§4.2 存在的问题及建议 ............................................................... - 10 -附图 ................................................................................................. - 10 - 第22卷 第4期 地 球 物 理 学 进 展V ol .22 N o .42007年8月(页码:1195～1200) P ROG RESS IN G EOP H YSICS A ug . 2007 瞬变电磁法理论与应用研究进展 薛国强1, 李 貅2, 底青云1 (1.中国科学院地质与地球物理研究所,北京100029;2.长安大学地质工程与测绘工程学院,西安710054) 摘 要 对国内外瞬变电磁法的方法研究概况、理论研究、仪器状况以及在应用领域的研究进展情况做出了综述性评价.瞬变电磁法的理论研究主要涉及正演方法、反演方法、资料处理方法.瞬变电磁法的应用领域包括地面、海洋、航空以及地下等不同工作场地.同时指出瞬变电磁法的发展趋势为研究三维正反演、多分量观测、成像技术、微信号分析等,以及注重发展海洋、井下、航空瞬变电磁法等.关键词 瞬变电磁法,理论与应用,研究进展 中图分类号 P631 文献标识码 A 文章编号 1004-2903(2007)04-1195-06 The progress of TEM in theory and application XUE Guo -Qiang 1 , LI Xiu 2 , DI Qing -Yun 1 (1.I nstitute o f Geo log y and Geoph ysics ,Chinese A cademy o f Sciences ,Beijing 100029,Ch ina ;2.S chool o f Geo log y and S ur vey En gineer ing ,Chang ,an Un iver sity ,X i ,an 710054,China ) A bstract We give the to tal condition of T EM study include techno lo gy ,theo ry ,instrument and application ,the the -o ry study mainly include fo rw ard calculation metho d ,inver se problem and da ta pro ce ssing scheme .T he applicatio n o f it include ea rth sur face ,sea and aerial survey ,subsurface explora tion .We also give advance prog ress the o f T EM ,include study ing 3D fo rwa rd and inv erse calcula tion ,multi -co mpo nent survey techno lo gy ,imaging study ,and w eak signal a nalyses ,as well as ,sea ,tunnel ,aerial T EM develo ping . Keywords tr ansient elect romag netic me tho d ,theo ry and applicatio n ,study pro g ress 收稿日期 2007-04-10; 修回日期 2007-06-20. 基金项目 中国博士后基金(2005038388),中国科学院王宽诚博士后奖励基金,中国科学院知识创新项目((KZCZ -yw -113).)国家自然科 学基金重点项目(50539080)联合资助. 作者简介 薛国强,男,1966年生,1989年于西安地质学院获学士学位,2002年于长安大学获硕士学位,于2005年于西安交通大学获博士 学位.研究方向为电磁探测理论与应用.(E -mail :ppxueguoqiang @https://www.360docs.net/doc/112410163.html, ) 0 引 言 瞬变电磁法(TEM )是一种时间域的电磁探测方法.介质在一次电流脉冲场激励下会产生涡流,在脉冲间断期间涡流不会立即消失,在其周围空间形成随时间衰减的二次磁场.二次磁场随时间衰减的规律主要取决于异常体的导电性、体积规模和埋深,以及发射电流的形态和频率[1～6].因此,我们可以通过接收线圈测量的二次场空间分布形态,了解异常体的空间分布[1～6]. 瞬变电磁法在上世纪30年代最早由前苏联科学家提出,当时采用的是远区工作模式.但是,利用电流脉冲激发供电偶极形成时域电磁场的是1933年由美国科学家L .W .Blau 最先提出,当时利用不 同电导率地层界面电磁波的反射与地震反射波信号的相似性,进行了大量的实验和比较.到了上世纪 50～60年代,前苏联科学家成功地完成了瞬变电磁法的一维正、反演,建立了瞬变电磁法的解释理论和野外工作方法之后,瞬变电磁法才开始进入实用阶段.上世纪60年代以后,当意识到时间域电磁测深法可以利用远远小于期望探测深度的收发距时,该方法有了一个快速发展.随之,“短偏移”、“晚期”、“近区”、等技术研究迅速发展起来.美国等西方国家在上世纪70～80年代之间,短偏移法一直处于研究和试验阶段,未被广泛运用,而长偏移法已得到了应用,特别是在地热调查和地壳结构的调查中.随后一些专家对瞬变电磁法的一维正反演及方法技术进行了大量研究[7].我国于70年代初开始研究TEM ,长 1 总则 1.0.1为了统一公路工程物探技术要求，保证物探工作质量，制定本规程。 1.0.2本规程适用于任何公路工程的物探工作。 1.0.3工程物探工作，内容应与公路基本建设程序各阶段工程地质勘察的目的和深度要求相适应，程序按准备工作、方法试验、外业生产、内业资料整理、成果报告提交开展，并与地质、钻探等专业密切协作，为工程地质勘察报告的编制提供物探资料。 1.0.4 公路工程物探除应符合本规程外，尚应符合国家和交通运输部颁发的现行有关标准、规范的规定。 2 术语、符号 2.1 术语 2.1.1地球物理勘探geophysical prospecting 根据地质体内部的各种物性差异，借助仪器对其天然场或人工场的分布与变化情况进行观测，通过综合分析研究，对地质体的地质情况进行推断、解释的勘探方法，称为地球物理勘探，简称“物探”。 2.1.2 综合工程物探comprehensive geophysical method 采用两种或两种以上物探方法相互配合，对地质体进行综合探测，称综合工程物探。 2.1.3声波探测acoustic prospecting 在水上、地面、井中或孔间，通过探测声波在岩土体内的传播特征，来研究岩土体性质和完整性的物探方法。 2.1.4 电法勘探electrical prospecting 以探测对象的电性差异为基础，对地质体进行探测的物探方法，称为电法勘探，简称“电法”。 2.1.5直流电法D. C. electrical method 以探测对象的直流电场为基础所进行的电法勘探，简称“直流电法”。 2.1.6电测深法electrical sounding 在同一测点上逐次扩大供电极距，使探测深度逐渐加大，得到观测点处沿垂直方瞬变电磁法数据处理流程研究
瞬变电磁原理、仪器及应用讲述
直流电法、高密度和瞬变电磁法的简介
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EMIT MAXWELL 瞬变电磁法勘探数据处理
瞬变电磁法简介
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瞬变电磁法理论与应用研究进展_薛国强
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