張 潔

（華陽新材料科技集團有限公司智能礦山事業(yè)部地質測量部，山西 陽泉 045000）

1 礦井及勘探區(qū)概況

五礦位于山西省平定縣城西南，現(xiàn)開采15 號煤，采用走向長壁后退式綜合機械化放頂煤采煤方法，全部垮落法管理頂板。礦井水文地質類型為中等，部分采掘區(qū)域受奧灰水帶壓開采影響，試驗區(qū)位于五礦井田西部，5-2906、5-1805、5-1906 地質鉆孔附近，為帶壓開采區(qū)域。

2 施工方法及影響因素分析

2.1 瞬變電磁法（TEM）[1-3]

工作裝置：根據(jù)勘探區(qū)目的層的埋藏深度情況，結合瞬變電磁特點，選擇大定源框內回線裝置（如圖1）進行瞬變電磁(垂直分量HZ)測量工作。

圖1 大定源框內回線裝置圖

參數(shù)設置：根據(jù)研究目的與任務，結合工區(qū)地形和地質特征，選擇在已知鉆孔（5-1805）點上進行參數(shù)選擇試驗。經過試驗，瞬變電磁參數(shù)選擇為發(fā)射線框800 m×800 m，發(fā)射頻率為5 Hz。

測線布設：測線沿鉆孔5-2906、5-1805、5-1906布設，點距20 m。

影響因素：區(qū)內高壓線對野外數(shù)據(jù)采集質量影響較大，造成資料解釋多解性。采取的保證措施為：（1）開通儀器內部濾波器，最大程度上減少工業(yè)電流干擾；（2）采取多次讀數(shù)，選取質量較好的數(shù)據(jù)進行處理；（3）標記清高壓線平面位置，在解釋過程中予以考慮。

2.2 可控源音頻大地電磁測深法（CSAMT）

工作裝置：采用了TM 模式標量測量方法。根據(jù)工作的任務，探測深度H 達到1000 m 以上，一般情況下收發(fā)距r ≥6H 即可滿足平面波區(qū)的測量，同時應考慮到保持較高的信噪比以保證觀測精度。最終確定施工收發(fā)距r=7 km，測量點距40 m，發(fā)射方向平行于測線。

參數(shù)設置：工作中使用的最低頻率1 Hz，最高頻率7680 Hz，共40 個頻點。為了提高觀測數(shù)據(jù)的質量，供電電流達到了15 A。另外，在數(shù)據(jù)采集過程中，采用了多次疊加和重復觀測等技術，有效地抑制了工業(yè)電流及人為設施干擾，確保了采集數(shù)據(jù)的質量。

測線布設：測線沿鉆孔5-2906、5-1805、5-1906布設，點距40 m。

噪聲調查：根據(jù)實地踏勘情況，區(qū)內存在兩條高壓線，產生很強的電磁干擾，因此在正式施工前進行全區(qū)噪聲水平調查和高壓線噪聲調查，以了解測區(qū)干擾與背景場噪聲大小。遠離干擾源進行了背景場調查（避開高壓線）30 個點，高壓線噪聲調查35 個點，總計65 個點。通過調查，工區(qū)內電磁背景場均值為9.78E-11(v/A·m2)，屬于低電磁背景噪聲區(qū)域，本區(qū)低于1.0E-10(v/A·m2)的信號將參考使用。

勘探區(qū)內存在兩條高壓線，因此在高壓線下方布設一條長約為680 m、點距為20 m 的剖面線，要查明瞬變電磁野外數(shù)據(jù)采集受高壓線影響范圍，為后期數(shù)據(jù)解釋提供依據(jù)。高壓線電磁干擾區(qū)6 號～22 號點平均為5.34E-09(nv/A·m2)左右，是無干擾物背景噪聲54.6 倍左右。從實測數(shù)據(jù)來看，高壓線電磁噪聲對野外原始數(shù)據(jù)采集干擾較嚴重，如圖2。

圖2 高壓線影響范圍圖

3 數(shù)據(jù)處理

3.1 瞬變電磁法數(shù)據(jù)處理

（1）濾波：由于勘探區(qū)內人文活動頻繁，存在較大的人文噪聲，故在資料處理前首先要對采集到的數(shù)據(jù)進行濾波，消除噪聲，對資料進行去偽存真。

（2）關斷時間校正：理論發(fā)射波形為階躍波，實際工作中由于發(fā)射框與大地間存在電容和電感，致使發(fā)射電流關斷時，不為階躍波，而為一個有一定后延時間的關斷波形，故必須將其校正到理想波形狀態(tài)。

（3）圓滑：由于野外采集的數(shù)據(jù)很可能上下跳動，甚至有些測點不符合電磁場衰減的規(guī)律，必須進行適當?shù)膱A滑處理。

（4）視電阻率的計算：根據(jù)數(shù)據(jù)處理大定源回線的計算公式計算視電阻率。

（5）時深轉換：瞬變電磁儀器野外觀測到的是二次場電位隨時間變化，為便于對資料的認識，需要將這些數(shù)據(jù)變換成電阻率隨深度的變化。

（6）反演：對野外數(shù)據(jù)進行反演，得到地電斷面的電性特征，結合實際地質資料和測井資料進行綜合解釋。

3.2 可控源音頻大地電磁測深法數(shù)據(jù)處理[4-6]

（1）選擇有效的干擾波去除辦法

本區(qū)電磁噪聲主要為工業(yè)電流干擾，區(qū)內人文干擾強烈。為了避免過多數(shù)據(jù)進入近場區(qū)，本次勘查工作收發(fā)距選擇為r=7 km，相對而言較大的收發(fā)距下接收到的信號強度相對較小，容易受到干擾。故本區(qū)根據(jù)干擾噪聲的各自不同特點，充分利用CMTpro 與MTsoft2D 兩套系統(tǒng)的優(yōu)勢，對其進行壓制與剔除。

（2）靜校正方法的選擇

地震勘探解釋的理論都假定激發(fā)點與接收點是在一個水平面上，并且地層速度是均勻的。但實際上地面常常不平坦，各個激發(fā)點深度也可能不同，低速帶中的波速與地層中的波速又相差懸殊，所以必將影響實測的時距曲線形狀。

靜效正有許多方法來做，比如：曲線平移法、數(shù)值分析法、聯(lián)合反演法、直接二維反演法等，本次工作中采用了曲線平移法和帶地形二維反演法進行。

曲線平移法：在一個局部小的范圍內，深部地層可以看成連續(xù)性較好，那么相鄰測點在沒有地質異常的情況下一定是連續(xù)的。因此，可以結合已有的地質剖面資料判別各曲線不連續(xù)是由地下異常體還是靜態(tài)效應引起的，對于受靜態(tài)效應影響的曲線可以通過曲線平移的方法來校正。曲線平移法可以通過求取視電阻率曲線和背景值曲線的相關性、與周圍測點曲線的相關性、相位曲線的連貫性來綜合判別。如圖3、圖4。

圖3 校正前單點視電阻率曲線

圖4 校正后單點視電阻率曲線

（3）反演解釋方法

資料的反演解釋過程中，采用了曲線平滑、插值以及曲線分析、靜校正對原始資料進行預處理，對部分測點的高頻畸變和飛點借助相位資料進行恢復，并對原始資料進行靜態(tài)校正，以保證視電阻率曲線不受靜態(tài)畸變的影響。CSAMT 資料的定性解釋主要通過對曲線類型、視電阻率-頻率擬斷面的分析可以把握基底隆凹變化，并為進一步資料解釋打下良好的基礎。

4 成果對比分析

兩種方法，如圖5 在縱向上電性分層能力相當，瞬變電磁早期道效應明顯影響了其對淺層地層的電性層劃分。在選擇合理的采集參數(shù)情況下兩種方法均能達到勘探深度。在橫向上兩種方法對異常分辨能 力 相 當，對180～204 及216～250（CSAMT）、234～250（TEM）兩處低阻異常均有良好的反映。在抗干擾能力方面，CSAMT 抗干擾能力更突出一些。在剖面116 和136 點存在兩條高壓線，通過試驗線CSAMT 與TEM 視電阻率斷面等值線對比圖可發(fā)現(xiàn)，在100～144 段瞬變電磁受干擾程度較大，CSAMT受干擾程度較小。這也是由方法本身決定的，TEM接收的是供電場結束后的感應場，屬于寬頻接收，這樣感應信號及干擾信號同時接收，無法徹底將兩種信號分離出來。而CSAMT 屬于單頻接收，只接收固定頻率信號，因此有效地去除了由于工業(yè)電引起的干擾信號，所以其抗干擾能力會好一些。

圖5 TEM 和CSAMT 對比圖

5 結論

通過本次對比試驗研究發(fā)現(xiàn)，可控源音頻大地電磁法（CSAMT）比瞬變電磁法（TEM）工作效率高，抗干擾能力強，對低阻異常體反應靈敏，可以更準確地圈定富水異常體，更好地為煤礦防治水帶壓開采奧灰富水異常區(qū)探查提供技術支撐，為煤礦安全生產奠定了基礎。