瞬變電磁法在鐵礦采空區的研究應用

孫志朋 趙彥博 霍文杰

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

關鍵詞：瞬變電磁法；鐵礦采空區；勘探

中文分類號：P631；文獻標識碼：A

引言

改革開放以來中國經濟飛速發展，伴隨經濟的快速增長，鋼鐵產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形成采礦采空區，同時人們不合理的規劃亂采亂挖致使采空區面積大小不一，形狀各異，形成眾多采空隱患區，采空區及其影響區域成為地質災害，安全事故頻發的高危地帶，同時此區域亦是工程施工的重大障礙，因此對鐵礦采空區的具體位置，形狀大小以及內部結構必須進行詳細的了解。

鐵礦采空區探測研究的根本目的是為了尋找出采空區的具體位置，形狀大小及內部結構，為避免地質災害，減少經濟損失，保障施工進度和安全提供可靠依據。當前對于采空區的探測方法有多種，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 實際應用

1.1 工區地質概況

測區大地構造位于新華夏構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造是本區的構造骨架，處于中朝準地臺-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 發射線框試驗

根據測區內目的層埋深，結合以往瞬變電磁工作經驗，選用20匝5m×5m線框尺寸進行試驗。根據試驗結果繪制了瞬變電磁2.5Hz發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。故本次生產選用5m×5m發射線框。

1.1.2 發射頻率試驗

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

1.2 數據處理與解釋方法

1.2.1 資料處理的重點是保證數據及圖件的客觀性。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 試驗數據處理過程中，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，使得弱信號有所加強。

1.3 工區資料成果解釋

根據解釋結果圈出采空區異常的平面分布，由于采空區物性變化具有復雜性，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，根據當地水文地質資料得知，該地區年降水量中等偏少，無常年性地表徑流，受含水層及地表水影響較小，故推測該地區采空區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域進行了分析，在這些區域中結合當地的收集資料及區域地質特征進行深一步研究得出采空區域總計14個，已在推測采空區區域用紅色圓圈勾畫出，見下圖。

2.結論與建議

2.1 結論

（1）瞬變電磁法在鐵礦采空區中具有較好的應用前景，其在提高探測深度和在高阻地區尋找低阻地質體是最靈敏的方法，具有自動消除噪聲源，且無地形影響，分辨能力強等優點由于在本次研究區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，使得它在當前的地質勘探中成為重要方法；

（2）受勘探區內局部高壓線及勘探區其他的干擾影響，瞬變電磁數據采集部分數據質量有所下降，在野外數據采集及資料處理中雖然已采取了相應的技術措施，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中舍棄了一些坐標點。

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

參考文獻

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