瞬變電磁法勘探在礦山含水采空區(qū)的應(yīng)用研究

1 瞬變電磁法的影響因素

1.1 觀測(cè)系統(tǒng)的電磁噪聲

通常情況下，含水低的巖石電阻率較高，而含水高的地下介質(zhì)電阻率較低。探測(cè)系統(tǒng)很難區(qū)別噪音和數(shù)據(jù)信號(hào)，并會(huì)遭到外界電磁干擾。電磁噪聲偶爾會(huì)干擾乃至覆蓋數(shù)據(jù)信號(hào)，進(jìn)而干擾基礎(chǔ)理論探測(cè)的深度。人文電磁干擾均值到達(dá)0.2mv/m

，強(qiáng)干擾區(qū)域偶爾到達(dá)5mv/m

，主要是工業(yè)電源干擾。瞬變電磁儀可以合理有效抗干擾，多選用正負(fù)半周電源控制周期性干擾信號(hào)，疊加次數(shù)控制隨機(jī)性干擾。隨機(jī)噪聲僅僅數(shù)據(jù)預(yù)處理中的一種噪音控制，但在具體工作中最好是避開(kāi)干擾源。

1.2 功率—靈敏度

除此之外，TEM的功率靈敏度也十分關(guān)鍵，大功率和靈敏度是互相關(guān)聯(lián)的概念。一個(gè)是固定的，另一個(gè)是可調(diào)的。比如說(shuō)，當(dāng)發(fā)射功率提升時(shí)，接收器的靈敏度減少。為了合理有效控制電磁干擾，僅僅提升儀器設(shè)備的靈敏度是無(wú)法滿足需要的。在瞬變電磁法中，為了獲取更大的時(shí)間窗信噪比，時(shí)常運(yùn)用盡量多的透射磁矩來(lái)探測(cè)地下地質(zhì)體。

1.3 回線邊長(zhǎng)

通?；鼐€邊長(zhǎng)越長(zhǎng)，出現(xiàn)異常波幅越大，從而到達(dá)臨界點(diǎn)。事實(shí)上，很多時(shí)候勘探時(shí)間不足，會(huì)干擾勘探工作效率，提升勘探成本。而瞬變電磁勘探通常選用50×50m、100×100m或200×200m重疊回路儀器設(shè)備。按照礦體埋深，將環(huán)邊長(zhǎng)度設(shè)定為0.25倍，可到達(dá)預(yù)期目標(biāo)。

2 幾種常用裝置的比較與選擇

2.1 重疊回線與偶極裝置的比較

重疊回線裝置與偶極裝置的比照反映，重疊回線裝置在野外使用便捷，能夠探測(cè)多種電磁場(chǎng)分量，提升反演地質(zhì)表述的分辨率，尤其適合用在陡傾薄板狀導(dǎo)體的勘探。發(fā)射線圈和接收線圈分離處理后，超順磁磁力效應(yīng)和感應(yīng)激發(fā)極化效應(yīng)顯著降低，信噪比提升。事實(shí)證明，重疊回線裝置表現(xiàn)更強(qiáng)于偶極裝置，主要原因有以下幾點(diǎn)：

（1）從導(dǎo)體耦合的方面看來(lái)，重疊回線裝置與導(dǎo)體的耦合成效良好，異常波幅高于偶極裝置，更有助于反演分辨率的提升。

（2）巖層為導(dǎo)體時(shí)，“煙圈”效應(yīng)對(duì)感應(yīng)電壓響應(yīng)曲線形狀的影響不一樣，重疊回線測(cè)出的感應(yīng)電壓－時(shí)間曲線更簡(jiǎn)潔明了、更真實(shí)、無(wú)符號(hào)變動(dòng)；但是，偶極裝置觀測(cè)到的感應(yīng)電壓－時(shí)間曲線較為錯(cuò)綜復(fù)雜，且有符號(hào)變動(dòng)。該方式可用來(lái)解析熱傳導(dǎo)環(huán)節(jié)中遇到的圍巖異常形式。

（3）信息采集環(huán)節(jié)中，偶極應(yīng)在測(cè)量點(diǎn)前后反復(fù)挪動(dòng)。為了能施工簡(jiǎn)單，不能過(guò)大約束探測(cè)深度。由此可見(jiàn)，重疊回線接收電平高，穿透深度好，異常形式表述簡(jiǎn)單。

2.2 重疊回線與大定回線源裝置的比較

大定源回線裝置發(fā)射線圈選用幾百米到幾公里的矩形回線，接收線圈用小線圈沿垂直在發(fā)射矩陣長(zhǎng)邊的測(cè)量線逐點(diǎn)探測(cè)。該裝置對(duì)實(shí)地工作需求不嚴(yán)格，偶爾會(huì)直接采用數(shù)個(gè)信號(hào)接收器來(lái)控制成本。適合用在埋深比較大、勘察區(qū)域蜿蜒曲折、山巒起伏等阻礙物較難布置動(dòng)源電路的區(qū)域。但是，當(dāng)圍巖為良導(dǎo)體時(shí)，大定源回線裝置的圍巖效應(yīng)錯(cuò)綜復(fù)雜，其時(shí)域特性在框外或框內(nèi)是不一樣的。同時(shí)，由于接收點(diǎn)區(qū)域的變動(dòng)，異常體的響應(yīng)與圍巖的響應(yīng)混雜在一起，故此為了能取得異常體的響應(yīng)表現(xiàn)形式，必須對(duì)圍巖的電磁響應(yīng)展開(kāi)校準(zhǔn)。

業(yè)內(nèi)廣泛認(rèn)為，大定源回線裝置的地質(zhì)噪聲高于其余機(jī)器設(shè)備。當(dāng)重疊回線裝置的導(dǎo)電和埋設(shè)情況較好時(shí)，響應(yīng)變動(dòng)不顯著，在導(dǎo)電圍巖與異常體的接觸帶上可取得顯著的異常表現(xiàn)形式。結(jié)果顯示，瞬變電磁法運(yùn)用于導(dǎo)電圍巖或?qū)щ姼采w層時(shí)，優(yōu)越性愈發(fā)顯著。

2.3 工作儀器選擇

2.3.1 Terra TEM瞬變電磁系統(tǒng)

選用動(dòng)力發(fā)射機(jī)、高速數(shù)字儀表等專業(yè)設(shè)備，提升了瞬變電磁法的探測(cè)深度。Terra TEM是由具備數(shù)年野外作業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的地球物理學(xué)家設(shè)計(jì)的，極大的觸控屏和直觀性的菜單欄使Terra TEM變成行業(yè)市場(chǎng)上采用最普遍的電磁系統(tǒng)中的一種。附件能夠借助及時(shí)性縮減、處理、收集和可視化數(shù)據(jù)，全面提高系統(tǒng)使用性能。儀器較大輸出電流達(dá)到10A，能夠像眾多大功率瞬態(tài)儀器一樣用來(lái)深度探測(cè)。該儀器可用來(lái)探測(cè)多回線裝置。

式中：s為腦電信號(hào)；Q1為對(duì)腦電信號(hào)進(jìn)行1/4位數(shù)；Q3為對(duì)腦電信號(hào)進(jìn)行3/4位數(shù)。根據(jù)提取好的腦電信號(hào)特征，采用ELM和SVM分類器分別對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)和訓(xùn)練數(shù)據(jù)進(jìn)行警覺(jué)度狀態(tài)的分類。

選擇32，64，128，256和512展開(kāi)實(shí)驗(yàn)，疊加頻次越多，所需的時(shí)間越長(zhǎng)。比如說(shuō)，一個(gè)512次的疊加耗費(fèi)的時(shí)間是256次的雙倍。針對(duì)脈沖干擾源，科學(xué)合理地疊加頻次能夠有效地遏制和整合異常，增強(qiáng)數(shù)據(jù)信息的信噪比。

2.3.2 工作參數(shù)

只要人有恒，萬(wàn)事都能成。陳建輝把自己的想法再一次與家人溝通，終于得到了家人及親戚朋友的支持。七月初，陳建輝與浙江的朋友取得了聯(lián)系，第二次自費(fèi)到浙江實(shí)地考察棉紡織業(yè)的發(fā)展情況?？疾烊〗?jīng)回來(lái)后，陳建輝把自己想成立合作社的想法，書(shū)面向團(tuán)領(lǐng)導(dǎo)作了匯報(bào)，并很快得到了批復(fù)。陳建輝隨即與十一連五名職工合伙注冊(cè)成立了“棉絲眠”農(nóng)業(yè)合作社。

長(zhǎng)江江豚屬于小型齒鯨類，是近岸型動(dòng)物，野外觀察數(shù)據(jù)顯示，長(zhǎng)江江豚大多在離岸200 m左右的水域活動(dòng)，這與其生理結(jié)構(gòu)和喜食魚(yú)類的分布密切相關(guān)。江豚喜歡靠近岸邊淺水區(qū)活動(dòng)，據(jù)周開(kāi)亞等[12]調(diào)查研究，野外記錄的75%個(gè)體活動(dòng)在水深9 m以下，枯水季節(jié)航基面6 m以上水面積都可以視為江豚適宜棲息地。通過(guò)查閱資料可知，江豚大多數(shù)分布于3～6 m水深的岸邊區(qū)域。因此，在3～6 m的淺灘及枯水期高于6 m的水域是比較適合江豚生長(zhǎng)的水深要求。

（1）發(fā)射頻率：

發(fā)射頻率一般來(lái)說(shuō)包含探測(cè)深度和遏制50Hz工頻干擾。按照此次勘探需用的探測(cè)深度，挑選符合探測(cè)需求的低頻信號(hào)。故此，在本項(xiàng)目中挑選TerraTEM儀器的頻率范圍更加科學(xué)合理。即便選定儀器的最高發(fā)射頻率為25Hz，也是低頻檢測(cè)。借助這個(gè)頻率范圍，能夠?qū)x器的關(guān)斷的時(shí)間降低到10s，增強(qiáng)有效的信號(hào)的強(qiáng)度，確保數(shù)據(jù)的可信性。

礦山開(kāi)采對(duì)地層有決定性的影響，采空區(qū)在巖層壓力的影響下，采空區(qū)上部生成的冒落帶、破碎帶和變形彎曲帶的影響面積大，電性分布直接受到的影響，兩種圍巖的電性特點(diǎn)有顯著不同，為瞬變電磁法和高精度觀測(cè)采空區(qū)提供了地球物理先決條件。

從“煙圈”電流量的擴(kuò)散深度公式

：

通過(guò)瞬變電磁發(fā)射線圈試驗(yàn)曲線圖的結(jié)果分析，結(jié)合實(shí)際情況，最后選用發(fā)射線框?yàn)?0m＊10m水15匝，接收線框5＊5m＊10匝，故此正確發(fā)射面積等同于1000m

，接收線框面積250m

。按照已知的采空區(qū)觀測(cè)效果，明確最合適透射線框結(jié)構(gòu)和透射頻率，發(fā)射頻率為4HZ疊加頻次50次。

將10株單株小麥割下，運(yùn)用三點(diǎn)彎法，在YYD-1莖稈強(qiáng)度測(cè)定儀上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，換算出單株小麥的彈性模量，具體實(shí)驗(yàn)過(guò)程在此不再闡述。

（3）疊加次數(shù)：

通過(guò)國(guó)家對(duì)眾多軟件平臺(tái)的強(qiáng)制要求，約束了網(wǎng)絡(luò)上移動(dòng)短視頻內(nèi)容違規(guī)、混亂的現(xiàn)象，一定程度上推動(dòng)了短視頻行業(yè)的健康發(fā)展，促進(jìn)了整個(gè)短視頻行業(yè)的良性競(jìng)爭(zhēng)和整個(gè)商業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

（4）增益：

挑選2

～2

的增益值開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。在大干擾情形下，提升增益值能夠有效地遏制噪聲，增強(qiáng)信噪比。

（5）供電電流：

3.3.1 發(fā)射線框及接收線框試驗(yàn)

3 應(yīng)用實(shí)例

3.1 工程概況

本項(xiàng)目井田山梁走向一般為西北－東南，總體地勢(shì)中間低南北高。制高點(diǎn)處在井田南脊，海拔高度1310m，至低點(diǎn)處在井田西部河谷，海拔高度1000.4m，相對(duì)高差309.6m。井田內(nèi)部結(jié)構(gòu)構(gòu)造跌宕起伏，溝谷縱橫交錯(cuò)，地形跌宕起伏過(guò)大，屬中山黃土地貌。按照采空區(qū)資料，13#礦層絕大多數(shù)采空區(qū)以巷道居多，總面積過(guò)大。8#采空區(qū)少，總面積小；11#在原礦中的占比較少。礦區(qū)地面沉降后，發(fā)生局部性塌陷縫隙。借助準(zhǔn)瞬變電磁法，在勘探區(qū)域內(nèi)發(fā)現(xiàn)了小礦窯采空區(qū)的界限，選定了積水區(qū)。

◎最重要的是養(yǎng)成好的習(xí)慣，提前幾分鐘就和寶寶說(shuō)快要吃飯了。吃飯之前要和玩具拜拜。不能邊吃邊玩，而且最忌諱追著喂。會(huì)自己吃的寶寶盡量讓他自己吃，即使用手抓著吃也可以。可以買(mǎi)個(gè)寶寶座，讓寶寶和家人坐在一起進(jìn)餐。此外，正餐好好吃就在兩餐之間給些小點(diǎn)心、零食做獎(jiǎng)勵(lì)，不好好吃就啥也沒(méi)有。

新生家庭和原生家庭是一組相對(duì)的概念。每個(gè)新生家庭都來(lái)自原生家庭，并成為下一組新生家庭的原生家庭。因此，家庭教育不是零起點(diǎn)，原生家庭中的家庭教育觀念和行為會(huì)深深地影響到新生家庭。年輕家長(zhǎng)要盡量與原生家庭保持健康的關(guān)系：所謂健康關(guān)系，就是看到關(guān)聯(lián)，又能調(diào)整問(wèn)題所在。

3.2 地球物理特征

（2）觀測(cè)時(shí)間：

該礦區(qū)巖石以砂巖、泥巖居多，巖石自身具備磁性，磁性弱乃至無(wú)磁性。在自燃礦層的高熱影響下，頂?shù)讕r石因高熱而發(fā)生變質(zhì)，生成帶有深色磁性礦物的燒變巖石。隨之溫度的下降，熱剩磁依舊很強(qiáng)，故此磁性也隨之增強(qiáng)。用磁法劃分勘探區(qū)礦層自然邊界。

按照地層巖性，以露頭小四極巖性為基礎(chǔ)，AB=2m，Mn=0.6m，借助對(duì)30個(gè)基巖露頭的持續(xù)觀測(cè)，獲取巖性電性主要參數(shù)，見(jiàn)表1和表2。

一般而言地層的電阻率在10～100（Ω．m）左右，礦層的電阻率通常在100～200左右（Ω．m），采空塌陷區(qū)的電阻率＞200(Ω．m)。幾個(gè)地層的電阻率不一樣，為本次資料解釋提供了理論依據(jù)，也是本次勘探的基礎(chǔ)。采空區(qū)電阻率高，以高阻居多；瞬變電磁法是觀測(cè)高阻采空區(qū)的正確方法。礦層的電阻率都較低，而采空區(qū)主要表現(xiàn)為高阻率。故此，瞬變電磁法是觀測(cè)高阻采空區(qū)的正確方法。

許淵沖翻譯理論思維的特征與傾向 ……………………………………………………… 覃江華 許 鈞（5.51）

①智慧交通管理服務(wù)使用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以對(duì)交通系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃、管理和控制，從而實(shí)現(xiàn)交通動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；

實(shí)踐的需求催生理論的產(chǎn)生。通過(guò)圖1可以看出，文獻(xiàn)量發(fā)展趨勢(shì)與我國(guó)八次國(guó)務(wù)院機(jī)構(gòu)改革的時(shí)間大致吻合，并且在機(jī)構(gòu)改革的年限，政府機(jī)構(gòu)改革的文獻(xiàn)量都會(huì)出現(xiàn)一個(gè)峰值。國(guó)家層面的決策道路由無(wú)數(shù)專家學(xué)者嘔心瀝血的研究鋪就。盡管國(guó)務(wù)院前七次機(jī)構(gòu)改革已經(jīng)結(jié)束，但政府機(jī)構(gòu)改革的探索依然在路上，所以相關(guān)文獻(xiàn)研究依然呈現(xiàn)出一個(gè)上升的趨勢(shì)。

3.3 裝置參數(shù)試驗(yàn)及采空區(qū)已知性試驗(yàn)

瞬變電磁法采集數(shù)據(jù)時(shí)，電源電流量越大，信噪比越高，故此要盡可能采用過(guò)大的電源電流量。Terra TEM是常用于瞬變電磁的系統(tǒng)，其發(fā)射線圈的電流量需求為4～8A

。

先在已知采空區(qū)上選用4Hz發(fā)射頻率主要參數(shù)開(kāi)展試驗(yàn)：用不一樣尺寸的發(fā)射線框?qū)σ阎煽諈^(qū)開(kāi)展試驗(yàn)，獲取試驗(yàn)曲線圖。

明確觀測(cè)時(shí)間范圍。t

和t

分別是最低延遲和最高延遲，h

和h

分別是最低和最高需用探測(cè)深度。ρ

和ρ

分別是區(qū)域地層的最低電阻率和最高電阻率。

3.3.2 已知采空區(qū)試驗(yàn)

從圖1中1#和10#點(diǎn)的衰減曲線圖能夠得知，支柱曲線圖噪聲大，深層信息弱，無(wú)法正確體現(xiàn)信息。10#點(diǎn)衰減快于1#點(diǎn)，表明10#點(diǎn)高阻顯著異常。

在已知的采空區(qū)進(jìn)行了試驗(yàn)，由圖2得知13#礦視電阻率切片電阻很高。從剖面圖能夠得知，采空區(qū)阻力極高，地面有顯著裂縫。高阻反應(yīng)滿足實(shí)地條件，表明了瞬變磁場(chǎng)觀測(cè)采空區(qū)的實(shí)效性。

3.4 數(shù)據(jù)處理

3.4.1 選擇反演模型

研究視電阻率剖面和地層結(jié)構(gòu)的電性變化，使用反演軟件對(duì)已知井位剖面數(shù)據(jù)資料開(kāi)展反演，正確體現(xiàn)地質(zhì)體和構(gòu)造的電性變化，并對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)資料開(kāi)展曲線擬合。故此，在反演模型中，需要明確反演模型選用平滑模型，進(jìn)而取得初始反演主要參數(shù)與反演主要參數(shù)的差值，進(jìn)而下降反演的粗糙度。

3.4.2 反演成圖

機(jī)遇總是留給有準(zhǔn)備的人。2019年的空調(diào)市場(chǎng)雖然不樂(lè)觀，卻不乏增長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)力，依然會(huì)有大量的新增需求涌現(xiàn)。比如，一二級(jí)市場(chǎng)的更新?lián)Q代，三四級(jí)市場(chǎng)的普及購(gòu)買(mǎi)；棚戶區(qū)改造、城鎮(zhèn)化提速、自貿(mào)區(qū)擴(kuò)大等政府項(xiàng)目催生的新增需求，等等?？照{(diào)企業(yè)只要把握住了這些機(jī)遇，就能實(shí)現(xiàn)逆勢(shì)上揚(yáng)。顯然，“軟硬兩手抓”的新科空調(diào)正已經(jīng)蓄力待發(fā)。在2019年，新科空調(diào)將推出掛機(jī)3大系列新品，柜機(jī)2大系列、8個(gè)款式、共16個(gè)型號(hào)，全面滿足消費(fèi)者對(duì)高端智能化產(chǎn)品的需求?！氨M管國(guó)內(nèi)國(guó)外形勢(shì)依然錯(cuò)綜復(fù)雜，空調(diào)市場(chǎng)也存在著諸多的風(fēng)險(xiǎn)及挑戰(zhàn)，但是，我們依然有信心的在新的一年逆勢(shì)而上，圓滿完成任務(wù)?！?黎昕如此強(qiáng)調(diào)。

利用上述數(shù)據(jù)處理，最后用軟件對(duì)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)信息實(shí)現(xiàn)篩選和反演。

事實(shí)上，此軟件是依托于實(shí)地測(cè)量數(shù)據(jù)信息來(lái)查找多層地球物理模型的光滑解，以方差、擬合度和粗糙度為技術(shù)指標(biāo)，獲得的模型需要模型平滑，數(shù)據(jù)擬合誤差最低。利用反演計(jì)算，最后獲得一維恒電阻率剖面等值線圖。

3.5 成果分析

研究發(fā)現(xiàn)，在采礦過(guò)程中，上覆巖層裂隙發(fā)育，上覆巖層穩(wěn)定性受到嚴(yán)重破壞，地層越來(lái)越疏松、失水以至于坍塌，導(dǎo)電性明顯降低，瞬變電磁產(chǎn)生局部高阻異常。

粒度最初被用在數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中，表示數(shù)據(jù)單位中的數(shù)據(jù)細(xì)化和綜合程度.粒存在不同的粒度，即粒的大小.粒度計(jì)算主要是為了建立以用戶為中心的基于外部世界的概念，來(lái)簡(jiǎn)化對(duì)事物的認(rèn)知，從而降低問(wèn)題求解的復(fù)雜度.

采空區(qū)局部低阻異常反映了積水和蓄水。從低電阻率異常、礦層傾角測(cè)量和采空區(qū)傾角測(cè)量剖析了局部積水的概率。

依托于已知13#礦山工作面采空區(qū)瞬變電磁視電阻率等值線一般在200（Ω·m）～400（Ω·m）之間，從試驗(yàn)前有關(guān)物理學(xué)參數(shù)的最終結(jié)果能夠得出，在這一基礎(chǔ)上，采空區(qū)塌陷后視電阻率一般＜200（Ω·m）。故此，ρ>200（Ω·m）的異常通常情況下被看作是采空區(qū)的反應(yīng)。視電阻率〈50（Ω·m），相對(duì)的采空區(qū)被看作積水采空區(qū)或頂?shù)装甯凰?，為此判定積水或13#礦頂?shù)装甯凰巍?/p>

4 結(jié)語(yǔ)

本篇文章利用實(shí)例，討論了瞬變電磁法在礦山含水采空區(qū)的使用成效。通過(guò)對(duì)礦區(qū)地質(zhì)、地球物理特點(diǎn)的剖析，認(rèn)為瞬變電磁法是勘探低阻巖體相對(duì)高阻采空區(qū)的合理有效方法。

計(jì)算視電阻率和勘探深度，獲得等效線剖面。通過(guò)異常劃定解釋原則，緊密結(jié)合實(shí)地鉆探數(shù)據(jù)資料，在測(cè)區(qū)選定了含水采空區(qū)，與實(shí)地鉆探數(shù)據(jù)資料基本相同，故此瞬變電磁法是勘探礦山含水采空區(qū)的合理有效方法。

[1]王佳佳,王曉飛.地面瞬變電磁法勘探在礦井中的應(yīng)用[J].煤炭與化工,2021,44(4):41-43.

[2]潘江濤.基于礦山采空區(qū)工程的瞬變電磁法勘探原理分析[J].中國(guó)金屬通報(bào),2020(5):191,193.