【摘要】煤層附近的富水區(qū)及煤層采空區(qū)積水嚴(yán)重威脅著煤礦的安全生產(chǎn)，查明巖層富水區(qū)及煤層采空積水區(qū)對(duì)煤礦防治水害意義重大。本文介紹了瞬變電磁工作的基本原理，并通過實(shí)例闡述了瞬變電磁勘探在水文物探工作中實(shí)用性及有效性。

【關(guān)鍵詞】富水區(qū)；煤層采空區(qū)積水；順層切片

煤層附近的富水區(qū)及煤層采空區(qū)積水嚴(yán)重威脅著煤礦的安全生產(chǎn)，礦井水災(zāi)已成為僅次于瓦斯的煤礦第二大災(zāi)害。為了保證煤層的安全開采，在煤層開采之前對(duì)煤礦的擬開采區(qū)進(jìn)行水文物探勘查工作，查明煤層頂板、底板圍巖的富水情況，采空區(qū)積水情況和主要斷層、陷落柱構(gòu)造的富水性及導(dǎo)水性具有十分重要的意義。

1.理論基礎(chǔ)

1.1瞬變電磁勘探的基本原理。瞬變電磁法也稱時(shí)間域電磁法（Timedomainelectromagneticmethods），簡(jiǎn)稱TEM，它是利用不接地回線或接地線源向地下發(fā)射一次脈沖磁場(chǎng)，在一次脈沖磁場(chǎng)間歇期間，利用線圈或接地電極觀測(cè)二次渦流場(chǎng)的方法。簡(jiǎn)單地說，瞬變電磁法的基本原理就是電磁感應(yīng)定律。瞬變電磁法發(fā)射的瞬態(tài)過程及信號(hào)向下傳遞如圖1、圖2。磁變電磁衰減過程一般分為早、中和晚期。早期的電磁場(chǎng)相當(dāng)于頻率域中的高頻成分，衰減快，趨膚深度??；而晚期成分則相當(dāng)于頻率域中的低頻成分，衰減慢，趨膚深度大。通過測(cè)量斷電后各個(gè)時(shí)間段的二次場(chǎng)隨時(shí)間變化規(guī)律，可得到不同深度的地電特征。由于是在沒有一次場(chǎng)背景的情形下觀測(cè)純二次場(chǎng)異常，因而異常更直接、探測(cè)效果更明顯、原始數(shù)據(jù)的保真度更高。

1.2富水區(qū)瞬變電磁勘探的理論依據(jù)。在探測(cè)富水區(qū)的位置及其分布范圍等方面，瞬變電磁法是目前最有效的方法之一，其物理基礎(chǔ)是富水區(qū)相對(duì)于周圍地層存在明顯的電性差異。理論上講，干燥的巖石的電阻率值很大，但實(shí)際上地下巖石孔隙、裂隙總是含水的，并且隨著巖石的濕度或者含水飽和度的增加電阻率急劇下降，即賦水性的不均勻程度在瞬變電磁參數(shù)圖件上反映為電阻率的高低變化。當(dāng)巖層完整時(shí)其電阻率值較高，受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)或地下水作用的影響，部分地段巖層破碎或裂隙發(fā)育，破碎程度及其含水的飽和度越大（砂巖、灰?guī)r的富水性增強(qiáng)），巖石的導(dǎo)電性會(huì)顯著增強(qiáng)，探測(cè)地層電阻率會(huì)明顯降低，斷面圖上會(huì)有明顯的低阻異常反映。正常情況下，各層位電性在橫向上是相對(duì)均一的，當(dāng)存在局部低電阻異常體（裂隙帶、富水區(qū)等）時(shí)，在斷面上就會(huì)出現(xiàn)局部低電阻率異常區(qū)，當(dāng)圍巖富水時(shí)，其電阻率會(huì)降低，和圍巖相比形成低阻反映。為以導(dǎo)電性差異、電性感應(yīng)差異作前提的瞬變電磁法探測(cè)技術(shù)的運(yùn)用提供了良好的地球物理前提。