瞬变电磁法在探测工作面顶板赋水性中的应用.docx

瞬变电磁法在探测工作面顶板赋水性中的应用
瞬变电磁法（TransientElectromagneticMethod，TEM）是一种常见的矿山勘探技术，它可广泛应用于寻找矿床、地下水资源，以及在矿井工作过程中对岩石、煤炭等进行勘探分析。近年来，TEM在探测工作面顶板赋水性方面得到了广泛的研究和应用，具有很高的成效和实用性。
一、瞬变电磁法介绍
TEM技术的基本原理是利用短暂的电流来产生高磁场，然后在磁场内记录电压信号。当需要深入地层时，使用长时间的电流脉冲，而如果只需要浅层信息，则采用短脉冲进行勘探。
瞬变电磁法勘探采用的仪器主要由一个主机，一串电缆和一对线圈组成。电缆传输仪器所产生的脉冲电流，线圈接收返回的电场反演信号。根据线圈的种类不同，可选用同步或非同步模式的触发方式。
二、TEM在探测工作面顶板赋水性中的应用
在煤矿工作中，矿井周围水的来源很多，表现在煤炭中就是顶板赋水，在地下矿井采掘中会带来很多问题和安全隐患。使用瞬变电磁法探测顶板赋水性，能够直接反映出地下顶板与煤层水的接触情况，为矿井防治顶板赋水提供了更为可靠的手段。
TEM技术在煤矿工作面顶板赋水性探测中，主要应用以下三种探测模式：
1、全波形测量模式
全波形测量模式是TEM技术中常用的一种探测模式，在顶板赋水性探测中也得到了广泛应用。该模式主要采用线圈对录波记录数据，通过波形反演方法分析解释数据，研究顶板赋水性情况。通过该模式探测顶板赋水性情况，可以获取到数据的更直观、更准确、更可靠性，也有利于工程人员作出更为有效的防治顶板赋水措施。
2、三维水分度量方法
此方法是建立在DEM（DigitalElevationModel）和三维电阻率模型的基础上，采集探测点周围的电磁数据，然后利用三维电阻率模型进行重构，并且通过DEM模型来表现出来描述区域地形特征.通过分析得到的数据，可以明确了解到目标区域地下顶板赋水情况。
3、三反数据分离法
该方法是将TEM信号分离为磁场介质响应和水分介质响应，在水分介质响应中得到目标区域内地下水情况，根据分析得到的数据可准确的评估出地下顶板赋水的深度、强度及渗透性等参数信息，从而制定出更为科学、更为可行的防治顶板赋水措施。
三、TEM在探测工作面顶板赋水性中的优缺点
TEM技术可以比较有效地应用于探测工作面顶板赋水性，但是随着应用范围的拓展，也存在一些不足之处，如下：
优点：
1、高灵敏度：TEM技术可以获得相对于煤体滞留水极其微小的电阻率的变化，进而检测出地下水的存在和水力压力等参数信息，获得比传统勘探技术更加细致准确的参数数据。
2、空间分辨率高：TEM技术探测范围大，空间分辨率高，能够有效地获取大量的数据和信息，为压力分布和水力力学行为的确定提供了有效的手段。
缺点：
1、勘探深度受限：TEM技术在探测过程中需要释放高强度电磁场，以便更好的反演出地下水的状况，因此，勘探范围较深时，受制于能量衰减的影响，探测灵敏度会降低，勘探深度受限。
2、对地质特征要求较高：TEM技术对地质特征的要求较高，因为随着输电电缆的长度增加，地形变化等因素就会对探测结果产生较大的影响，因此，工程师需要对地质环境熟悉才能有效应用。
四、结论
TEM技术得到广泛应用于地下水资源的勘探和开发，也用于探测煤矿中的工作面顶板赋水性。通过TEM扫描得到的数据具有信息量丰富，准确性高，空间分辨率较高，可以为工程人员的工作提供便利，有助于制定实施有效、可靠的防治措施。当然，TEM技术在应用过程中，需要综合考虑其技术优缺点，制定科学合理且适用的勘探方案和应用策略。