山西左云采空区项目物探勘查.doc

山西省左云县大同煤田东周窑井田侏罗纪煤炭资源大同市地煤东周窑煤矿预采区综合物探勘查报告天津市地球物理勘探中心二o一0年十月山西省左云县大同煤田东周窑井田侏罗纪煤炭资源大同市地煤东周窑煤矿预采区综合物探勘查报告编写人员：李世斌 刘 涛 李建超 审 核：杨忠庭 李华强总工程师：李华强主 任：刘俊昌天津市地球物理勘探中心二o一0年十月目 录第一章 前言1第一节 项目来源及目的任务1第二节 设计工作量1第三节 测区基本概况2第四节 完成工作量及质量评述5第二章 勘查区地质概况7第一节 地形地貌7第二节 地层7第三节 含煤地层及构造10第四节 水文地质12第五节 地球物理特征18第三章 工作方法及技术措施19第一节 瞬变电磁（tem）工作方法原理19第二节 音频大地电磁测深（eh-4）工作方法原理22第四章 资料处理计算和异常推断解释25第一节 资料处理25第二节 推断解释原则27第三节 异常推断解释28第五章 结论和建议29第一章 前言第一节 项目来源及目的任务一项目来源大同煤矿集团大同地煤东周窑煤矿（下称地煤东周窑煤矿）根据周边小窑及生产矿井分布较多，对预采区域破坏不明，煤层保有量不清的这一现状，加上在f4f5之间钻孔稀少，勘查程度较低，不能满足生产开拓要求，为了获得较为详实的地质资料,地煤东周窑煤矿以招投标方式，筛选生产勘查队伍。经地煤集团对初步设计方案的对比研究，选择山西省地质勘查局二一七地质队为中标单位，负责对井田范围内进行地球物理勘查工作。二目的任务本次地煤东周窑煤矿对井田范围内进行勘查，其目的是了解预采区域内煤层的赋存情况，及周边生产矿井、老小窑采空破坏范围，为下步设计开采提供地质依据。针对这一任务，山西省地质勘查局二一七地质队于2010年8月15日采用瞬变电磁（tem）结合音频大地电磁测深（eh-4）的综合物探方法对地煤东周窑煤矿工作区域内的采空区及积水区进行了勘查工作，历经16天时间完成了野外数据的采集工作。第二节 设计工作量 瞬变电磁法进行面积性工作，分东西两处，共计1.1 km2，大地音频电磁测深进行剖面性测量，共计2 km。用以配合瞬变电磁法推断预采区范围内采空区分布范围及深度。实际施工时，对地形突变、高压线干扰等对施工有影响的点位做了适当的调整。第三节 测区基本概况一地理位置东周窑煤矿位于山西省大同煤田左云县店湾镇东周窑东周窑村附近。东距大同市约60km，西距左云县县城约15km,行政区划属大同市左云县店湾镇。地理座标为：北纬400040400234，东经11249451125330。井田范围由山西省国土资源厅2008年1月换发的采矿许可证（证号1400000830027）批准，批采3、7、101、102、111、112、12、13号煤层，开采标高为：12421122米，生产规模300kt/a。井田范围由下列5个拐点坐标连线围成，扣除以下4个矿区（左云县夏玉西坪煤矿、左云县综合技术学校煤矿、左云县店湾镇东周窑联营煤矿、左云县店湾镇东周窑村煤矿）后的面积圈定：1、x4432449.00y19656191.002、x4433549.00y19656163.003、x4435064.00y19657028.004、x4436022.00y19659282.005、x4432539.00y19661522.00井田为一不规则的多边形，井田东西长约5.3310km,南北宽约3.5730km，面积为12.4319km2，井田内及周边小煤矿较多，分别是位于井田中北部及东南部。二交通井田北距大同市约60km,西距左云县县城约15km,邻近西北边界有109国道通过，与京包线、大秦线、北同蒲线相连，通往全国各地，交通十分方便。见交通位置图（插图）。第四节 完成工作量及质量评述一完成工作量 野外测量从2010年8月17日开始，2010年9月1日结束。完成tem测点825个。eh-4测点99个。 资料编辑，处理与解释工作从9月初开始。为了进行合理，准确而有效的推断解释，收集了工区相关的地质资料，在方法试验和总结前期工作成果的基础上，对采空区与电性的对应关系进行了细致的分析研究，总结出了用于该区解释的合理的地电模型。 通过综合分析该区域的视电阻率剖面等值线图及不同标高等值线平面图，对本次勘查区域内的采空区及可能富水区的破坏范围有了初步的了解。通过绘制视电阻率推断解释切片图对该区的采空区分布范围，深度给出了较明确的圈定，为下一步煤矿开采施工中值得注意防范的区域有了直观的显示。二、质量评述 此次tem共计完成测量点825个，检查点42个，检查率为5.1%，符合规范要求，在44个检查点中，原始观测多道电压曲线与检查观测的多道电压曲线对比，两者形态基本一致，重复性好。全区44个检查点的均方相对误差统计结果为：多道电压总体平均相对误差1.6%。 此次eh-4共计完成测量点99个，检查点5个，检查率为5.1%，符合规范要求，在5个检查点中，原始观测视电阻率曲线，相位差曲线与检查观测的视电阻率，相位差曲线对比，两者形态基本一致，重复性好。全区5个检查点的均方相对误差统计结果为：视电阻率总体相对误差6.6%，相位误差1.57。 由此可见本次野外物探测量投入的仪器设备稳定，观测数据准确可靠，其资料完全满足本次勘查任务需要。第二章 勘查区地质概况第一节 地形地貌井田地处山西黄土高原晋北低山丘陵区，为黄土丘陵地貌，地势较平缓，坡度23，局部冲沟较发育，深一般5-8m。地势南高北低，一般海拔标高13001400m，最高海拔标高1418.4m，最低海拔标高1293.4m，最大相对高差125.0m。井田内没有常年地表水系发育，仅有大大小小的冲沟，平时干涸，暴雨后有短时洪水。井田附近最大的水系是十里河，该河常年有水，位于井田西北边界外由西南向东北方向流过。往东北流入御河，再汇入桑干河。本区属干旱大陆性气候。年平均气温为5.1，极端最高温度为39.9，极端最低温度为35，一般日温差在20左右。冬季寒冷、夏季炎热。本区气候干燥，年平均降水量351mm，年平均蒸发量为1848mm。年最大降水量为628.3mm，年最小降水量为259.3mm。降水多集中在7、8、9三个月，约占全年降水量的6070。风沙天气占全年的30左右，多集中在冬、春季节。历年冻土月份为11月至次年4月份，最大冻土深度为1.61m。第二节 地层井田地表出露的地层由老到新有，白垩系下统左云组地层，第三系上新统，第四系更新统、全新统。钻孔揭露的地层有侏罗系中统大同组，下统永定庄组；二叠系下统山西组；石炭系上统太原组，下统本溪组；奥陶系下统冶里组。现按地层顺序由老至新分述如下：2.1奥陶系下统冶里组（o1y）主要岩性为厚层状结晶白云岩、白云质灰岩、薄层泥岩和黄绿色泥岩，底部为竹叶状灰岩、泥灰岩和钙质泥岩三者互层，本组钻孔揭露100 m。2.2石炭系中统本溪组（c2b）与下伏冶里组呈平行不整合接触，主要岩性：上部为灰白色、灰褐色细砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、钙质泥岩，夹一层薄层生物碎屑灰岩（k1灰岩：俗称口泉灰岩），全区稳定发育，是很好的标志层；下部为灰紫色、灰绿色鲕状铝质泥岩，底部为一薄层不稳定蜂窝状山西式铁矿。本组厚15.0938.59 m，平均厚24.18 m。2.3石炭系上统太原组（c3t）是区内主要含煤地层。底部以k2砂岩与本溪组分界。主要岩性为灰白色中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质泥岩及煤层。本组含5、6、7、8-1、8-2、9、10煤层，其中5煤层全区可采，8-1、8-2全区大部可采，其余煤层为零星可采或不可采煤层。本组厚度为59.2287.33 m，一般厚74.49 m。2.4二叠系下统山西组（p1s）是区内含煤地层之一。底部以k3砂岩与太原组整合接触。主要岩性为灰色、深灰色、灰白色粗砂岩、中砂岩、粉砂岩、细砂岩、砂质泥岩、炭质泥岩及煤层。砂岩分选磨圆差、胶结松散。本组含山1、山2、山3、山4号煤层，其中山4号煤层为局部可采煤层，其余为零星可采或不可采煤层。本组厚20.40108.08m，一般厚57.80m。2.5侏罗系下统永定庄组（j1y）与下伏地层呈平行不整合，岩性：下部为灰白色及浅黄色粗砂岩及含砾砂岩，中部为灰、灰白及黄褐色中细砂岩、粉砂岩夹砂质泥岩，上部以紫红、灰绿、杏黄（互层）的杂色砂质泥岩、粉砂岩为主。底部以k8砂岩与下伏山西组地层呈平行不整合接触。本组厚度为59.46209.36m，一般厚度为118.71m。2.6侏罗系中统大同组（j2d）本组是井田批采煤层的主要含煤地层，主要岩性为灰白色粗砂岩、含砾粗砂岩、泥岩、炭质泥岩、含煤816层。底部以k11砂岩与永定庄组整合接触。厚度约170240m间，平均220.0m。2.7白垩系下统左云组（k1z）井田内西部出露。主要岩性上部以棕红色、灰白色泥岩、砂质泥岩为主。中夹12层砂砾岩层，粘土质胶结，质软。下部以灰、灰紫棕红色砂砾岩、泥岩互层为主。砾石成份为变粒岩、石灰岩等，分选差、胶结松散、极易风化。与下伏大同组呈角度不整合接触。钻孔揭露本组厚度0.00447.03m，一般厚度为285.04m。2.8第四系更新统（q3）区内大范围出露。上部以马兰黄土为主，呈浅黄、黄褐色，结构疏松，垂直节理发育，下部为浅棕红色亚粘土。厚015.27m，一般厚5.30m。2.9第四系全新统（q4）主要分布于河滩和沟谷中，为近代风积、洪积物，主要由亚粘土、砂砾石组成。厚020m，一般厚8m。第三节 含煤地层及构造一、含煤地层补勘区含煤地层主要为太原组、山西组。太原组（c3t）：平均厚74.49m，由中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩及煤层组成。根据岩性组合特征将本组划分成上、下段两个岩性段，现分述如下：下段：为区内主要含煤地层段，厚约50m，可划分为3个向上变细的沉积旋回，底部为砂岩，向上渐变为砂质泥岩、泥岩和煤层。岩性以黑色砂质泥岩为主，粉砂岩次之。本段含8-1、8-2、9、10煤层，其中8-1、8-2煤层厚度大，为全区大部可采煤层，其余为不可采或零星可采煤层。底部的k2中砂岩、细砂岩，为本段与下伏本溪组地层分界的标志。上段：为区内主要含煤地层段。厚约25m，可划分为2个沉积旋回，岩性以粗、中砂岩为主，次为细砂岩、粉砂岩、泥岩。含5、6、7煤层，其中5煤层厚度大为全区可采煤层，其余煤层为不可采或零星可采煤层。本组5、8-1、8-2煤层为区内主要可采煤层。山西组(p1s)：一般厚57.80m，主要岩性为灰色、深灰色粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、炭质泥岩及煤层。砂岩分选磨圆差、胶结松散。本组含山1、山2、山3、山4号煤层，其中山4号煤层为局部可采煤层，其余为零星可采或不可采煤层。侏罗系中统大同组（j2d）：是本区主要含煤地层之一。主要岩性为灰白色中砂岩、粗砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤层。底部以k11砂岩与永定庄组整合接触。本组厚度170240m，一般厚度220m。 该组含煤16层，其中稳定可采6层，局部可采4层，不可采6层，煤层总厚度15.37-26.61m，平均厚度20m，含煤系数为9.51%。3号煤层位于大同组上部，结构单一，煤层厚度由0.70-3.96m，一般2.50-2.80m，顶板为中砂岩，底板为砂质泥岩，与2号煤层间距约16m，与4号煤层间距约20m。7号煤层位于大同组中上部，结构简单，多有一层0.2m的夹矸，煤层厚度由0.55-3.02m，一般1.50-2.50m，顶板为砂质泥岩，底板为砂质泥岩，全区稳定;与6号煤层间距约8m，与8号煤层间距约20m。10-2号煤层全区发育，结构单一，煤层厚度0-2m。一般1.3m.顶板砂质泥岩，底板为砂质泥岩，沿倾向、走向常渐变为细砂岩。与10-1号煤层间距4-16m,与11-1号煤层间距10-16m。11-1煤层为中厚煤层结构简单，煤层厚度0-1.45m，一般为1.2m，顶板岩性为细砂岩，底板岩性为粘土质泥岩。与10-2号煤层间距10-16m，与11-2号煤层间距1.5-2m。为井田较稳定大部可采煤层。12号煤层：位于大同组中下部，上距112号煤层019.23m，平均9.00m，煤层厚度为05.49m，平均2.57m,煤层结构简单，含02层夹矸。为井田较稳定大部可采煤层。13-2号煤层全区稳定，结构较复杂，煤层厚度0.45-7.57m，一般2-4m。顶、底板岩性味砂质泥岩。与13-1号煤层间距2-6m，与14号煤层间距约11m。为井田较稳定大部可采煤层。二、构造煤系地层总体为一缓倾斜的单斜构造，北高南低。倾角210，一般为3左右，局部产状变化较大。断层不发育，仅在东部发育两条（f4、f5）断层。f4正断层：位于井田东部，总体走向北西30，倾向南西，倾角80。最大落差14m。它在南东方向上伸出井田之外，在井田内延长约2.2km。为井下工程揭露。f5正断层：位于井田中东部，走向北北西，倾向南西，倾角78。最大落差8m。延伸长度1.4km，由井下巷道揭露。岩溶陷落柱：井田中发育有一个岩溶陷落柱，xl3(该编号为同发矿补勘命名)。位于第13线由zk1320、zk1318、普55三钻孔控制，落入二维地震推断区呈心形，长轴方向近东西向，长1100m,宽720m，面积约792000m2，落差约100120m。第四节 水文地质1.含水层西部补勘区位于大同向斜西翼低山丘陵区，地势平缓。地表大部分为黄土覆盖，仅在沟谷底部有零星分布岩石露头。区内各含水层分布与东周窑煤矿含水层相同，根据岩性和含水特征可分为奥陶系下统冶里组碳酸盐岩岩溶裂隙含水层，石炭、二叠、侏罗、白垩系碎屑岩裂隙含水层和第四系孔隙含水层。现分述如下：1.1.奥陶系下统冶里组碳酸盐岩岩溶裂隙含水层地表未出露，据钻孔揭露，岩性以白云岩、白云质灰岩与灰岩为主，岩层层面平缓，倾角小于5。据山西省大同煤田东周窑煤矿石炭二叠系煤炭资源补充勘查地质报告资料，井田东部与中南部，zk1528、zk1821钻孔钻进至奥陶系石灰岩地层段，没有明显的泥浆渗漏现象，岩石裂隙及溶蚀裂隙不发育，在井田北部和西部，石灰岩中钻进时，冲洗液消耗量严重，孔口不返水。zk718、zk2312孔测井资料反应见多处强富水含水层段，勘查中发现岩溶陷落柱9个，特别是zk718孔：在400.05m440.65m，白云质灰岩极破碎，岩石质量指标（rqd）仅10.5%，在短柱状岩芯中见溶蚀孔洞，孔洞最大长轴4-5cm；在432.85438.45m见溶蚀孔洞极发育的蜂窝状黄铁矿化白云岩；在孔深438.45m、440.15m处有钻具突落现象，突落高度分别为2.50m和1.0m。下部灰岩逐渐变完整，岩石质量指标达60%以上。井田内石灰岩地下水位埋深129.60214.00m，水位标高1181.711246.84m，其富水性不均匀。zk718钻孔抽水试验，单位出水量1.301l/sm，渗透系数10.1m/d，zk1528钻孔单位出水量0.0016l/sm，渗透系数仅0.03m/d，二个钻孔单位出水量相差数百倍。石灰岩中地下水水质类型为hco3clna水。地下水温度zk718孔中19，zk1528钻孔中15。裂隙岩溶含水层岩性与富水性及水文地质特征与井田含水层基本一致，碳酸盐岩裂隙岩溶承压含水层地下水水位标高介于：11901215m之间。有xl3岩溶陷落柱在井田发育，沟通了上覆碎屑岩含水层的水力联系，接受碎屑岩裂隙承压含水层地下水的补给，地下水由南向北侧渗径流。1. 2 石炭、二叠、侏罗、白垩系碎屑岩裂隙含水层该含水层以二叠系山4号煤层为界又分为二个含水层段，即石炭二叠系可采煤层以上碎屑岩段含水层和可采煤层碎屑岩段含水层。可采煤层段碎屑岩含水层：该含水层段有石炭系太原组含水层和二叠系山西组含水层。下部石炭系太原组以可采煤层和砂质泥岩与灰白色粗砂岩组成，在5煤层上下均发育有一层厚层砂砾岩，岩层一般完整致密，裂隙不发育，沿裂隙见白色钙质物充填，富水性差，据以往抽水资料，单位出水量0.00420.017l/sm；二叠系山西组含水层为中粗砂岩和砂质泥岩互层组成；底部有一层灰白色中粗粒石英砂岩，岩石较致密，裂隙不发育，富水性差，据以往抽水资料，单位出水量0.00350.000027l/sm。井田补充勘查抽水试验将二叠系山西组和石炭系太原组含水地层作为第抽水试验段，抽水结果：单位出水量0.00230.005l/sm，渗透系数0.00870.0473m/d，静止水位埋深108.40146.86m，静止水位标高：11851250m，水质类型hco3clna或clhco3na水。属弱富水含水层。该含水层段抽水资料详见表1。据同煤集团东周窑矿井井筒检查钻孔勘查报告，回风立井钻孔在本含水层位进行抽水试验，实测单位涌水量0.0027l/sm，渗透系数0.0032m/d。详见石炭二叠系可采煤层段抽水资料（表1）。石炭二叠系可采煤层段抽水资料 表1钻孔编号项目zk718zk1528zk1821zk2312备注出水量（l/s）0.4540.3250.4540.17单位出水量（l/sm）0.0050.00440.00380.0023渗透系数（m/d）0.0210.04730.00870.009静止水位（m）140.83135.36108.40146.86动水位(m)238.61208.78227.03221.07降深值（m）97.7873.42118.6374.21含水层厚度（m）23.0010.0046.0025.00可采煤层以上碎屑岩段含水层：该含水层包括二叠系山4号煤层以上不同时代碎屑岩含水层。与下伏可采煤层段含水层没有稳定隔水层隔离，二叠系山西组和侏罗系永定庄组含水层普遍分布，含水层主要为灰白色长石石英砂岩，节理裂隙不发育，钻进过程中泥浆消耗量不大，未发现漏失现象。提钻前后钻孔泥浆水位变化甚微，含水微弱；侏罗系大同组含水层，主要由灰色，浅棕红色长石石英砂岩组成，裂隙较发育。该煤层已普遍开采，井田内有星罗棋布的大小废弃矿井和现生产矿井近百个，上覆含水层中地下水多已疏干，并已改变了原地下水迳流条件。据大同矿务局15个煤矿开采统计井下排水资料表明，采煤含水系数介于0.141.27m3/t之间，平均0.47m3/t；白垩系碎屑岩含水层分布于井田西北部，主要为砂质泥岩、砾岩组成，其富水性极弱，据张家坊附近钻孔抽水，单位出水量为0.004l/sm。井田补充勘查对可采煤层以上段进行了抽水试验，静止水位埋深100150m，静止水位标高：12001260m，单位出水量0.00950.013 l/ sm，渗透系数0.00510.0355m/d，水温1315，水质类型为hco3cl-na水。抽水试验资料详见表2。该含水层富水性极弱。据同煤集团东周窑矿井井筒检查钻孔勘查报告，副立井钻孔在本含水层位进行抽水试验，实测单位涌水量0.0087l/sm，渗透系数0.0039m/d。见石炭二叠系可采煤层以上段抽水资料（表2）。石炭二叠系可采煤层以上段抽水资料 表2项目钻孔编号zk718zk1528zk1821zk2312备注出水量（l/s）0.4271.1420.8691.000单位出水量（l/sm）0.00950.01220.0110.013渗透系数（m/d）0.03250.01550.00510.0355静止水位（m）119.75133.88110.63147.25动水位(m)166.11222.34189.76207.64降深值（m）46.3688.4679.1360.39含水层厚度（m）28.0074.0177.035.5上述不同时代的碎屑岩裂隙含水层中地下水富水性均很弱。1. 3 第四系松散层及基岩风化带孔隙含水层井田内黄土广泛分布，厚几米到数十米为不含水透水层。第四系松散层含水层主要分布于井田内七磨河和十里河河床及其阶地区，厚020m，较大的山间沟谷也有分布，主要由砂砾石、卵砾石，砂类土和少量亚砂土、亚粘土组成，结构松散，含水性较强，是当地居民生活用水主要含水层。据云111、云122钻孔抽水资料，出水量2.092.94l/s。在七磨河的部分地段，由于侏罗系煤层采空影响，现第四系松散层地下水水位大幅度下降或疏干，地下水水质已不同程度遭受污染，水质类型一般为hco3so4camg水，矿化度0.180.50g/l。基岩风化带含水层主要是白垩系风化的半胶结砾岩层，厚十几米到几十米不等，在全井田普遍发育，富水层中等，井田东部受侏罗系煤层开采疏干的影响，部分地段为不含水的透水层。孔隙含水层水位埋藏较浅，埋深一般在几米到十几米，地下水水面随地形起伏而起伏，在地形陡坎处或低洼处，偶有泉水出露。据同煤集团东周窑矿井井筒检查钻孔勘查报告：主斜1钻孔在第四系砂砾石松散层与白垩系砾岩风化层潜水含水层中进行抽水试验，在距抽水孔约40m处的河谷内有一人工大水塘定水位补给的情况下，单位涌水量为0.710l/sm，渗透系数达5.492m/d，属中等富水含水层。2.隔水层井田内较稳定的隔水层有石炭系本溪组铁铝质泥岩隔水层，各含水层间泥岩及第三系红土也具有层间隔水性。石炭系本溪组铁铝质泥岩隔水层：上部由灰白、灰褐色致密完整粉砂岩组成，中下部由灰褐色，灰紫色铁铝质泥岩组成，一般厚3140m。该层空间分布稳定，厚度变化不大，岩石致密完整，裂隙很不发育，据以往钻孔（雁13号钻孔）在本层抽水，其单位出水量为0.00021l/sm，含水极弱，是良好的隔水层。层间隔水层：分布于不同时代地层中的泥岩和砂质泥岩，岩石完整，结构致密，岩性单一，常在一定范围内形成层间相对隔水层，在煤矿开采过程中由于有层间隔水层存在，不会造成区域内各含水层间的直接水力联系。第三系红土隔水层：赋存于第四系松散层底部以下，多分布于沟底及坡脚，最大厚度7m左右，该隔水层的存在可阻止第四系浅层潜水的下渗。西部补勘区，石炭系本溪组铁铝质泥岩隔水层与层间隔水层与井田基本一致，但在a、b标段西北边界处，白垩纪的构造运动侵蚀剥蚀了白垩系下伏的包括奥陶系的所有地层，基岩隔水层也被剥蚀而缺失，白垩系半胶结砾岩弱富水含水层覆盖于下伏的各组地层的古风化壳上。第五节 地球物理特征勘查区内煤窑开采一般采用房柱式开采，导致采空区在分布上呈现孤立状，没有规律可言，特别是从测区内的采空区在分布特征上讲，采空区一般充水且具有低阻特征。具有这些特点（孤立，充水）的地质问题也是一般电法手段不容易解决的，而tem方法最大的优点就是对探测区域的低阻地质体具有敏感的反应，因此通过tem测量可以探测地下含水采空区的深度以及大致范围。勘查区煤层产于石炭，二叠系地层内，其围岩有砂岩，灰岩，粘土岩组成，灰黑色炭质页岩和砂质页岩，中细砂岩，夹煤层。各种岩性之间及与煤层有较明显的电性差异，灰岩高阻，泥岩低阻，砂岩、页岩、中细砂岩呈中阻；塌陷或充水的采空区则具有低电阻率电性特征。这些物性特征为我们在本区内利用tem方法寻找采空区及含水区提供了地球物理前提和依据。第三章 工作方法及技术措施第一节 瞬变电磁（tem）工作方法原理一方法原理瞬变电磁方法的原理是由发射机向铺设在地面的水平矩形线圈tx中发送周期性双极性方波大电流，当电流突然中断时（对应于方波正极性的下降沿个负极性的上升沿），即形成阶跃脉冲源。脉冲源在地下半空间中激励起感应涡流场以阻止一次场的衰减，在脉冲电流关断瞬间，涡流主要集中在tx附近的地表，随后此涡流开始扩散到地下半空间中。在切断电流后的任意晚期时间内，感应电流呈多层壳状的环带形，这些环带构成二次发射源在地表感应出磁场，这就是我们所测量到的二次磁场。通过反演、成像和解释即可得到地下介质电性结构的丰富信息，结合地质资料解决地质问题。接收端直接观测的感应电压v（t）与b（t）的关系为： v（t）=-d/dt=-sdb(t)/dt其中为接收线圈的总磁通，s为接收线圈的有效面积。感应电压与磁场的变化率成正比，因此它是地球介质电阻率（或电导率）、时间等的函数。瞬变场有瞬间建立（快于s、ns级）、较快消失（nx10nx100ms、nnx10s）的时间特性。这一时间特性主要与地下不同深度、不同导电性的介质相关。一般而言，瞬变电磁场的早期特性是浅部介质的响应；晚期特性是深部介质的响应。但瞬变场在向下传播过程中遇到良导地层时，良导层中产生的强涡旋电流能持续较长的时间（即降低了向下传播的速度）。在高阻岩层中瞬间建立和消失很快；而在良导地层中这一过程变的缓慢。研究瞬变电磁场随时间的变化规律，可探测具有不同导电性的地层分布，也可以发现地下赋存的较大的良导体。tem方法特有的最大特点是：探测深度大（n101000米）、分辨率好、不需要接地电极、能在接地不好地区发挥作用。tem在采空区勘查中主要用于如下几个方面：1）、圈定工作区构造带：破碎带；2）、圈定成采空区、采空区陷落带；3）、圈定特定采空区含水地段等； tem方法原理图二工作方法本次tem工作投入em57-mk2发射机及tem67型瞬变电磁仪一套，电源使用国产5kw交流发电机，接收采用3d低频线圈，发射线框使用特制多匝导线。根据本次工作目的和技术要求，tem方法采用大定源发射装置，如图所示。线框边长600*400米，点距20米，观测范围为发射框边长的1/2。具体技术参数按照有关规范（dz-t0187-1997地面瞬变电磁法技术规程）执行。开工前，在工区内无明显干扰处进行试采集，确定工作频率为6.25hz，采集测道数为130门，发射电流13a。 tem施工装置示意图开工实验双频率衰减曲线对比图三质量保证措施 为了达到试验目的和勘查效果，在本次tem施工中我们采取了如下技术措施：1）每天开工前对仪器进行一次自检，确保仪器工作成长正常后投入生产；2）供电回线布设四角用gps准确定位，使供电线沿直线敷设，接头处用高压绝缘胶带包裹，回线中线架及剩余导线均拆离，避免供电回线的漏电、线架及其上缠绕导线等引起的干扰；3）在确保供电线绝缘良好、连通完好、放线人员远离后方可供电；4）采用尽量大的供电电流，以压制游散电流的干扰；5）接收机选择合适的增益和迭加次数以取得最好的观测信号，时时观察曲线形态特征，遇到异常情况检查原因并重复观测以确认异常的真实性；6)接收线圈的摆放做到水平、稳固，以避免探头晃动带来的影响。 第二节 音频大地电磁测深（eh-4）工作方法原理音频大地电磁测量采用“+”型布极方式，ex和ey、hx和hy互相垂直。在野外作业时，每个采样点各分量的原始数据直接通过主机存储到计算机里供室内处理；为了提高测量精度，严格遵守布极规则，增加测量时间，反复测量（32次叠加）以获取最佳信号。该仪器由美国emi公司根据任务特点，而设计的目前最先进的eh4电阻率仪，它是geometrics公司研制生产，为交变电磁法仪器，仪器的测量精度高，探测深度大，其测量频段为10hz100khz，有效探测深度10m2000m。eh4是通过接收地面电磁波来进行电阻率或电导率电磁探测的，连续的测深点阵组成地下二维电阻率测量断面（图像）。在地面上用仪器观测到相互正交的电磁场分量ex，hy；ey，hx；通过两组正交的电场分量和磁场分量，由公式可以计算出地下介质的电阻率值，其计算公式为： 式中：f为电磁场频率（hz）；为地下介质电阻率（m），由于实际的地下介质是不均匀的，因而计算的值称为视电阻率。eh-4仪器测量装置布设示意图上述公式表明，电磁测深的勘探深度随着电阻率的增加和频率的降低而逐渐增大。通过对一系列不同频率电磁波信号的观测和数据采集，可以计算出不同深度上介质的电阻率值。由于地下不同部位地质体的电性特征不同，之间的电阻率差异即反映出地质体结构与构造的变化，所以通过观测获得地下不同深度介质电阻率的分布信息，即可反演（专用软件）得出地下地质体的展布特征。 大地电磁测深法的主要优点是：省去了笨重的供电系统；有丰富的频谱；勘探深度大；能穿透高阻层；等值作用范围小；场源为垂直入射的水平极化平面电磁波，使得理论研究大为简化。第四章 资料处理计算和异常推断解释第一节 资料处理一tem资料处理计算瞬变电磁测深法的资料处理包括定性分析和定量解释两个方面。定性分析即对观测得到的各测点视电阻率曲线、拟断面图、平面图进行分析,通过分析各测点的衰减曲线特征和拟断面图异常形态判断各测点及异常点（带）处的岩石导电性，从而给出初始的地电模型。定量解释即通过定性分析给出的初始模型进行反演计算，结合地质资料进行不断地修改模型参数再反演，直到反演结果与实际地电断面结构相吻合或符合地质认识所推断的地下介质的电性分层,以此模型的反演结果作为进一步解释地质构造和解决地质问题的依据。tdem数据处理流程见插图。本次数据处理借助于加拿大petros eikon 公司的emigma 8.0软件包，该软件是一个综合性的地球物理（非地震）解释软件，是目前物探领域中比较实用且效果较好的数据处理软件。tem数据处理流程图二eh-4资料处理计算室内数据计算处理包括预处理、反演处理两部分。eh4数据处理流程图预处理处理一维反演二维反演界面信息提取反演处理就是根据实测视电阻率、相位差响应来恢复产生该响应的大地地电结构，从恢复的深度电阻率断面图上去追踪分析一些地质构造现象。反演处理是利用随机携带的反演处理软件对预处理后的数据进行反演计算。（1）对预处理后的数据进行统一整理，在每个测点的视电阻率和相位差曲线上删除那些连续性差、相干度低的异常点（删除频点数不能超过频点总数的20%），确保相干度高、相位差变化不大的测点数据参加反演计算。（2）根据反演软件的参数设置要求，根据本地区实际情况设定各项反演参数，