*TerraTEM薛晓峰1薛国强2牛仰杰1范晓飞1张晓兵1（1.山西省煤炭地质144勘查院山西洪洞）（2.中国科学院地质与地球物理研究所北京）摘要：煤矿开采导致大量的采空区存在，给煤矿安全及周边环境造成一定的破坏。为了对山西省中部某煤矿采空区进行探测，以便对煤矿安全生产设计提供重要的参考依据，使用澳大利亚产Terra-TEM瞬变电磁仪器，采用大回线源瞬变电磁法进行探测，圈定低电阻率区域，给出含水区域。解释结果得到钻孔验证，取得较好的地质效果，勘探成果给煤矿管理部门提供了极为有用的地质信息。同时证明了瞬变电磁法探测含水采空区的有效性。关键词：瞬变电磁法；采空区；探查中图法分类号：P631.3+4文献标识码：B：1004-9134(2012)03-0032-04了极为有用的地质信息。0引言1地球物理特性大量的煤层被部分或全部开采，在区内地下的不同层位留下了大量的采空区。采空区的变形破坏可在地表造成比较严重的地面塌陷、地裂缝及滑坡等灾害，对人民群众的生命财产安全构成了较大的威胁，故用先进的技术查明小窑采空区的分布情况，对区内城镇和新农村的规划和经济发展十分必要。多年来，国内在煤炭、冶金、铁路、公路工程等领域也在采空区探测方面积累了一些经验。采空区的工程地质勘察主要手段有三类：工程地质测绘、工程物探及工程钻探。物探方法种类繁多，包括电法、磁法、地震法、放射法等等，因此如何从中选取信息量最大的、最可靠的方法和确定其应用顺序，如何分配各种方法的经费以获取最大的效果就成为首要的问题。由于各种方法都有其特点、一定的适用条件和应用范围，而对于采空区的探测，电磁法是较好的方法。其中的瞬变电磁法，又因其观测纯二次场，可采用重叠回线或中心回线装置在近区进行观测（能减少旁侧影响），比频率域方法有更高的施工效率、对场地更强的适应性，且具有对低阻含水体特别灵敏、受体积效应影响小、纵横向分辨率高等优点1-4，近年来得到越来越广泛的应用，被认为是煤矿采空区探测最有前景的地球物理勘探方法之一。为了对山西省中部某煤矿采空区进行探测，以便对煤矿安全生产设计提供重要的参考依据，使用澳大利亚产Terra-TEM瞬变电磁仪器，采用大回线源瞬变电磁法进行探测，探测结果显示出采空区范围，探测结果得到钻孔的验证，勘探成果给煤矿管理部煤层被开采后形成采空区，破坏了原有的应力平衡，当开采面积较小、煤层顶板为塑性岩层并保存完整且预残留煤柱较多时，应力转移到煤柱上，未引起地层变形破坏，采空区以充水或不充水的空洞形式保存下来；采空区多在重力和地层应力作用下，顶板塌陷、垮落，形成垮落带、断裂带和弯曲带。煤层采空区因正常顶板岩层、岩体垮落破碎，导致地表下陷同时发育若干张性裂隙。瞬变电磁法是以岩石导电性差异（即电阻率大小）为应用前提的地球物理勘探方法。根据本测区的地质情况特点和以往的工作经验可知：一般情况下，如果采空区充填空气，所观测的二次感应电压信号弱，衰减数据变化较快；如果采空区充填水，则所观测的二次感应电压信号较强，衰减相对较慢。如果测区水系不发育，且煤层顶底板隔水性好，则由采空区所引起的电性异常主要表现为高电阻特性；如果测区水系发育且顶底板透水性强，则由采空区所引起的电性异常主要表现为低电阻特性。在一定情况下可能会导致地面变形或者蹋陷。上述不同条件下的电性变化为以导电性差异为应用前提的瞬变电磁法的应用提供了良好的地球物理应用前提。充水采空区会表现为低电阻特性，二次电压衰减较缓慢，保存完好的煤层会表现为高电阻特性，二次电压衰减较快。如图1所示，实线表示高阻体衰减电压曲线，虚线表示低阻体衰减电压曲线。基金项目：国家自然科学基金41174090资助第一作者简介：薛晓峰，男，1968年生，助理工程师，1993年毕业于长春地质学院应用地球物理系、勘查地球物理专业本科，现在山西省煤炭地质144勘查院工作，曾多次担任地面物探项目的技术负责。邮编：041600---本文于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---，，，））式中，，，和分别代表A，B，C和D边引起的场。图1瞬变电磁衰减曲线示意图3大定源回线响应计算示意图对于均匀半空间，由一个...