三分量瞬变电磁法在寻找掩埋矿井中的应用.pdf

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1、第6卷第6期矿产勘查V01．6No．62015年11月MINERALEXPLORAT10NNovember，2015三分量瞬变电磁法在寻找掩埋矿井中的应用刘正，杨生，范剑，马为，刘涛(1．天津市地球物理勘探中心，天津300170；2．有色金属矿产地质调查中心，北京100012)摘要为了寻找掩埋矿井以支持城市化建设，文章对掩埋井中填充低阻体的三分量瞬变电磁响应进行了数值模拟，并通过在唐山地区利用瞬变电磁法寻找掩埋井的实例，观测了浅地表已知垂直柱状低阻体的三分量瞬变响应分布形态，总结了瞬变响应的特点。正演模拟及现场试验表明TEM法是一种有效的寻找

2、掩埋井的物探手段，并且可以有效地对后期注浆效果进行复查。利用三分量TEM可以准确地判断单一垂直分量异常的真实性，同时可以更精确地控制井孔位置，使综合判断的依据更加充分。关键词瞬变电磁法三分量掩埋井中图分类号：P631文献标识码：A文章编号：1674—7801(2015)06—0769—06性差异，那么瞬变电磁法无疑是寻找其确切位置的U刖旨有效手段之一。瞬变电磁法(TransientElectromagneticMethod)1研究区地质与地球物理概况简称TEM，其原理是由不接地回线或接地电源向地下发射电磁波，当波场稳定后关断供电回路，此时变嘉

3、顺煤矿最早于1958年开矿至今，经过多次停化磁场在地下导电介质中产生感应电流(涡流)，并工复工和重组，井田区地表异常复杂，大部分地段的由于热损耗而随时间衰减，其衰减特性与地下的电地表填充有工程建筑垃圾等杂物，并且有些部位杂性结构有关。该方法观测的是断电后的涡流场物的覆盖达到10m以上，地表电阻率多在30—100(称为“二次场”)的时间特性，以研究地下的电性结Q·m之间。浅地表的杂物充填造成的电阻率随机构，从而达到地质勘探目的。所以该方法对电阻率分布以及场地空间限制对使用高密度电法探测掩埋横向变化敏感，分辨率高，尤其当采用定源框内观测井的效果造

4、成很大影响。地层自上而下有第四系、二的装置时，因为发射条件恒定，所以更适合于分辨电叠系、石炭系、奥陶系，基岩最新地层为二叠系上统古阻率的横向的变化，因此TEM方法对于寻找低阻冶组砂岩。煤系地层主要有石炭系、二叠系地层组地质体及采空区等方面有较为广泛的应用。而成，其中包括中石炭系唐山组，上石炭统开平组、赵各引入三分量观测则可提高TEM数据的解释精度。庄组，下二叠统的大苗庄组、唐家庄组，都是以砂岩为唐山地区的煤矿采空和掩埋井比较多，可能会主。研究区位于开平向斜，区域内构造发育。引起较为严重的地质灾害，对唐山市的建设和发展非常不利。只有找到掩埋井的

5、确切位置，并对其采2掩埋井异常特征取注浆等相应的处理措施，才可以大幅度减小地质为了得到典型的掩埋井异常特征，使用EMIG．灾害的发生。如果掩埋井中填充物与围岩之间有电MAv8．1软件进行3维数值模拟，构造2．5m×[收稿日期】2015—04—06[第一作者简介]刘正，男，1971年生，硕士，工程师，从事石油地震勘探、金属矿产电磁法勘探及软件开发等工作。769矿产勘查2．5m低阻模板，埋深7．0m，电阻率5Q·rn，围岩射频率为25Hz，测线沿发射框长边布线，点距1m，电阻率100Q·nl。采用定源回线装置，发射线框尺测线31穿已知井中心，测线

6、32紧靠井壁，与31线寸：30mX40m，测点网度：1m×1m，中心位置坐标相距3m。从图3可以看出，在这口井上瞬变响应为(0，0)，考虑到实际施工及测点的对称性，将测点曲线可以很好地反应出井的位置，尤其是穿井中心做如图1的分布设置。31线剖面曲线，非常清晰地反应出了井壁的位置。从一维反演(使用IX1D软件对z分量计算)的结果来看，深度40m左右的低阻层有明显的错断，地表的一层相对高阻在井口位置也明显地变低，所以一维的反演结果也清晰地反映出了井中心在剖面上的投影位置，31线y分量出现异常表明31线并未穿过低阻体正中心，表明井中填充并不均匀，或

7、有一定的井斜。在靠井壁的32线上，沿测线方向(X分量)没有任何异常反应，垂直于测线方向(y分量)上反应较为明显，异常值比31线略有降低。垂向(z分量)异常的正向值明显降低，并且中心位置出现偏移，表明低阻体中心位置并不位于井口位置，可能由于井斜和井中填充不均匀所致。分量的0点位置和l，分量的异图1TEM3D数值模拟装置布设平面图常中点位置相对z分量中心位置偏移较小，所以利用水平分量可以精确地确定目标体的中心位置，如果采用面积性施工，则可以更好地标出低阻体的位置。设沿测线的方向为分量方向，垂直测线方向从试验结果来看，在井中电阻率与围岩电阻率的水平

8、方向为l，分量方向，垂直地面的方向为z分差异较大的情况下，通过引入分量和l，分量有利量方向，数值模拟结果见图2。于更精确地判断井孑L位置，TEM是探测掩埋井的一由图