基于瞬變電磁法的礦井勘探數據處理方法分析

曹 凱，關繼凱

（安徽省煤田地質局物探測量隊，安徽 宿州 234000）

瞬變電磁法的礦井勘探技術由于施工過程的工作效率高，對阻體感應敏感，致使如今很多礦山水文地質勘查工作都將此技術作為首選，瞬變電磁法能夠在阻值高的巖石中尋找阻值低的地質異常體，分辨能力非常強，可以實現剖面測量和深度測量同時進行，為礦井勘探數據處理提供更多的信息。本文基于瞬變電磁法的礦井勘探數據處理方法分析可以提高礦井勘查工作的效率，有利于礦產資源的開發。

1 礦井勘探數據處理方法設計

1.1 設定電阻率參數

在礦井勘探數據處理過程中，瞬變電磁法能夠更加全面的對礦井勘探數據進行細致處理[1]。目前，瞬變電磁法被廣泛應用到探測深部礦產資源的工作中，勘探深度最深可達到兩千米，它是通過向地下發射磁場，在磁場間歇期間通過地下介質產生二次脈沖磁場，實質上是一種探測介質電阻率的方法。瞬變電磁法在礦井勘探工程中大多都采用比較輕便的儀器系統，為了實現中淺層勘探的深度，礦井勘查工作設定電阻率是為了檢測地下介質的電阻特性，在礦井勘查時自動消除噪聲源，且無任何地形的改變，礦井勘查過程中，不同地層的電阻率也不同，表1為不同地層的電阻率值。

表1 不同地層的電阻率值

1.2 計算瞬變電磁法的電阻率

采用瞬變電磁法來完成礦井勘探的數據處理工作，那么就要通過計算電阻率間接的完成基于瞬變電磁法的礦井勘探數據處理。電阻就是巖石中對電流的阻礙性質，阻值比較小的巖石通常稱作導體巖，阻值很大幾乎沒有電流通過的物體通常被稱為絕緣巖，巖石的電阻值越大說明對電流的阻礙越強烈，當然巖石的性質不同，電阻值也有差異，計算的電阻率也就不同，電阻率的計算公式如下。

公式中，ρ代表電阻率，常用單位Ω/m或Ω/mm；L代表巖石的長度，常用單位m或mm；S代表巖石的橫截面積，常用單位m2或mm2；R代表巖石的電阻值，常用單位Ω。

如果在礦井勘探的數據處理工作中，測量得到的已知數據條件不能完成電阻率的計算，那么就需要采用其他的方法計算電阻率，計算電阻率的另一個公式如下。

其中ρ代表電阻率，常用單位Ω/m或Ω/mm；E代表電場強度，常用單位N/C；J代表電流密度，常用單位A/m2。

第一個電阻率計算公式可以根據巖石的阻值、橫截面積和長度直接計算出巖石電阻率；第二個公式可以根據巖石所處的電場強度和通過巖石的電流密度來計算電阻率，很明顯，第一個公式明顯比第二個公式簡單方便，因此，在礦井勘探數據處理時，通常采用第一個電阻率公式來計算基于瞬變電磁法的電阻率。再結合礦井所處的巖石組分和結構來分析礦井勘查過程中的數據處理方法[2]。

1.3 確定礦井勘探區域巖石組分和結構

礦井勘探區域中巖石的組分和結構對電阻率的計算結果有一定的影響，當礦井中巖石有良導電礦物存在時，良導電礦物的含量以及分布狀態決定礦物導電性是否影響巖石的電阻率，如果巖石中的良導電礦物之間有間隔的分布著，并且良導電礦物的體積非常小，那么就可以斷定礦井巖石的電阻率與良導電礦物無關；如果良導電礦物的體積含量超過30%時，巖石的電阻率會隨著體積的增大而減小，礦井巖石中礦物的體積越大，巖石的電阻率就越低。

1.4 實現多因素檢測礦井勘探數據處理方法

為了驗證本文的基于瞬變電磁法的礦井勘探數據處理方法的實用性和可信度，通過分析不同因素對瞬變電磁法電阻率的影響進行檢測[3]。首先，溫度對電阻率的影響是比較明顯的。

如果礦井勘查的過程環境溫度不高，那么電阻率與溫度的關系的是，其中ρ(t)和ρ(0)表示在t℃和0℃巖石的電阻率，α表示溫度系數，與巖石的種類有關，溫度主要是通過影響巖石的電阻間接的影響電阻率，巖石的阻值會隨著溫度的升高而增大，溫度越高，巖石的電阻值越大，溫度升高到極點時，甚至會導致巖石變成超導體。因此，溫度越高，巖石的電阻率越大。其次，巖石的含水性也會影響巖石電阻率的計算結果，同時影響數據處理的準確性。礦井中的沉積巖主要是靠巖石間隙當中的水進行電流的傳輸，在其他環境條件一致的情況下，巖石的電阻率與巖石間隙當中水的電阻率是成正比的，巖石間隙當中水的濃度和溫度越高，電阻率就越大，導致巖石的電阻率也變大，因此，巖石中水的濃度和溫度高，巖石的電阻率也會增大。

2 礦井勘探數據處理方法實驗

圖1 數據處理準確率與巖石電阻率變化關系圖

礦井勘探數據處理方法實驗在環境溫度為20℃的條件下進行，實驗采用同一種礦井勘探技術，為了方便計算巖石的電阻率，保證勘探環境的酸堿度、礦井巖石的含水性以及周圍的電場和磁場等條件相同，實驗過程避免一切不利因素對實驗結果的影響，分別采用基于瞬變電磁法的礦井勘探數據處理方法和普通礦井勘探數據處理方法，通過巖石電阻率的變化，比較兩種方法處理數據的準確率，實驗結果見圖1。

實驗結果表明（如圖1），隨著巖石電阻率的升高，采用不同礦井勘探數據處理方法對電阻率有很大區別，采用基于瞬變電磁法的礦井勘探數據處理方法，處理數據的準確率明顯高于普通數據處理方法，可以有效提高數據處理的效率。因此，可以將基于瞬變電磁法的礦井勘探數據處理方法應用在礦井勘探查工作中，能提高數據處理的準確率和效率，從而提高勘探的效率。

3 結語

基于瞬變電磁法的礦井勘探數據處理方法在礦井勘查工作中具有重要意義，隨著礦產資源利用率不斷上升，對礦井勘查工作和勘探技術的要求也越來越高，因此，要加強礦井勘探數據處理方法，保證國家礦產資源順利開采。本文基于瞬變電磁法的礦井勘探數據處理方法分析能提高數據處理的準確率，便于礦井勘探數據的處理，從而提高礦井勘查工作的效率。希望本文數據處理方法分析能為礦井勘探技術提供有利依據，為國家礦業發展提供更好地支持，促進工業發展。