瞬變電磁法在鐵礦采空區(qū)的研究應(yīng)用

孫志朋 趙彥博 霍文杰

摘 要：伴隨著鐵礦資源快速開發(fā)，其采空區(qū)日益成為地質(zhì)災(zāi)害的高發(fā)區(qū)，工程施工的障礙區(qū)。本文主要介紹瞬變電磁法（TEM）的原理及在鐵礦采空區(qū)的應(yīng)用，由于瞬變電磁法在施工中效率較高，地形對其影響較小，其對異常響應(yīng)較強分辨率高等優(yōu)點，本文重點對燕山西部鐵礦地下采空區(qū)進行研究，通過瞬變電磁方法查明采空區(qū)及其影響區(qū)域在勘查范圍的空間分布特征，為治理地質(zhì)災(zāi)害、工程可行性研究和施工圖設(shè)計提供可靠的地質(zhì)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：瞬變電磁法；鐵礦采空區(qū)；勘探

中文分類號：P631；文獻標(biāo)識碼：A

引言

改革開放以來中國經(jīng)濟飛速發(fā)展，伴隨經(jīng)濟的快速增長，鋼鐵產(chǎn)能不斷攀升對鐵礦石的需求也大幅度增加，中國對鐵礦石資源的過度開采致使在全國許多地區(qū)形成采礦采空區(qū)，同時人們不合理的規(guī)劃亂采亂挖致使采空區(qū)面積大小不一，形狀各異，形成眾多采空隱患區(qū)，采空區(qū)及其影響區(qū)域成為地質(zhì)災(zāi)害，安全事故頻發(fā)的高危地帶，同時此區(qū)域亦是工程施工的重大障礙，因此對鐵礦采空區(qū)的具體位置，形狀大小以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)必須進行詳細的了解。

鐵礦采空區(qū)探測研究的根本目的是為了尋找出采空區(qū)的具體位置，形狀大小及內(nèi)部結(jié)構(gòu)，為避免地質(zhì)災(zāi)害，減少經(jīng)濟損失，保障施工進度和安全提供可靠依據(jù)。當(dāng)前對于采空區(qū)的探測方法有多種，歸納起來主要分為兩種工程地工程地球物理法，工程鉆探法[4]。

1 實際應(yīng)用

1.1 工區(qū)地質(zhì)概況

測區(qū)大地構(gòu)造位于新華夏構(gòu)造體系第三隆起帶中太行山隆起與華北沉降帶的過渡地帶中，北東向的新華夏系及南北構(gòu)造是本區(qū)的構(gòu)造骨架，處于中朝準(zhǔn)地臺-山西斷隆-太行臺拱-武安凹斷束的西部，形成向東傾斜的單斜地層。

1.1.1 發(fā)射線框試驗

根據(jù)測區(qū)內(nèi)目的層埋深，結(jié)合以往瞬變電磁工作經(jīng)驗，選用20匝5m×5m線框尺寸進行試驗。根據(jù)試驗結(jié)果繪制了瞬變電磁2.5Hz發(fā)射線框探測深度曲線圖由曲線圖可以看出5m×5m線框的最大探測深度為200m左右，其探測深度能滿足本次生產(chǎn)需要，線框二次場衰減正常，分辨率高，更有利于分辨異常形態(tài)。故本次生產(chǎn)選用5m×5m發(fā)射線框。

1.1.2 發(fā)射頻率試驗

發(fā)射頻率試驗在測區(qū)J4、J5連接線上進行，選用5m×5m發(fā)射線框，2.5Hz、6.25Hz、12.5Hz的發(fā)射頻率進行試驗。

1.2 數(shù)據(jù)處理與解釋方法

1.2.1 資料處理的重點是保證數(shù)據(jù)及圖件的客觀性。由于信號較弱，故利用了人機對話方式，對實測TEM資料的噪聲進行了處理。

1.2.2 試驗數(shù)據(jù)處理過程中，在提取弱信號時，分別使用了高斯低通濾波、距離加權(quán)濾波、移動平均及3、5、7、9、11點濾波器，同時利用多測道疊加技術(shù)，使得弱信號有所加強。

1.3 工區(qū)資料成果解釋

根據(jù)解釋結(jié)果圈出采空區(qū)異常的平面分布，由于采空區(qū)物性變化具有復(fù)雜性，這樣解釋能夠充分考慮到相對異常的問題，故按斷面解釋具有較好的客觀性。

由于本次的主要工作目的是在磁鐵礦中尋找采空區(qū)，根據(jù)當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)資料得知，該地區(qū)年降水量中等偏少，無常年性地表徑流，受含水層及地表水影響較小，故推測該地區(qū)采空區(qū)中并無富水或者未完全富水，在物探斷面等值線圖中我們對相對較高視電阻率閉合區(qū)域進行了分析，在這些區(qū)域中結(jié)合當(dāng)?shù)氐氖占Y料及區(qū)域地質(zhì)特征進行深一步研究得出采空區(qū)域總計14個，已在推測采空區(qū)區(qū)域用紅色圓圈勾畫出，見下圖。

2.結(jié)論與建議

2.1 結(jié)論

（1）瞬變電磁法在鐵礦采空區(qū)中具有較好的應(yīng)用前景，其在提高探測深度和在高阻地區(qū)尋找低阻地質(zhì)體是最靈敏的方法，具有自動消除噪聲源，且無地形影響，分辨能力強等優(yōu)點由于在本次研究區(qū)中瞬變電磁法能較快的布置測線，完成研究進度，具有施工效率高，使得它在當(dāng)前的地質(zhì)勘探中成為重要方法；

（2）受勘探區(qū)內(nèi)局部高壓線及勘探區(qū)其他的干擾影響，瞬變電磁數(shù)據(jù)采集部分數(shù)據(jù)質(zhì)量有所下降，在野外數(shù)據(jù)采集及資料處理中雖然已采取了相應(yīng)的技術(shù)措施，但解釋成果的可靠性會受到一定的影響，另外由于地表地物及地形影響致使實際生產(chǎn)中舍棄了一些坐標(biāo)點。

（3）建議在后期工作過程中，將遇到的水文地質(zhì)情況、出水量情況、異常地質(zhì)情況和資料驗證情況等及時反饋給我方，以便我們調(diào)整和修改因已知資料不足所產(chǎn)生的解釋誤差，通過對比進一步提高資料解釋的準(zhǔn)確性。

參考文獻

[1] 羅鷙，曹盛道，趙穎超.采空區(qū)探測的物理勘探方法[J].中國科技信息，2010，（8）：69-71.