[发明专利]一种基于瞬变电磁法探测煤矿积水采空区的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及地质与地球物理领域，尤其涉及一种基于瞬变电磁法探测煤矿积水采空区的方法和装置。

背景技术

煤炭资源的浅部资源开采已进入尾声，目前已进入深部开采。煤矿井下积水采空区积水问题突出，一些地区采空区强富水性严重威胁着煤矿的安全生产。准确探测煤矿采空区水文地质条件对煤矿井安全开采具有极其重要的指导意义和实际应用价值。瞬变电磁法(TEM，Transient Electromagnetic Method)是一种常见的基于电磁感应的地球物理方法，能够提供地下地电信息。具有对低阻体灵敏、体积效应小、施工效率高等优点，成为煤田水文地质勘探的首选电磁勘探手段。

常规的瞬变电磁探测技术是利用不接地回线向地下发射一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场间歇期间，利用线圈或接地电极观测二次涡流场。通过分析各个时间段的二次场随时间变化规律，可得到不同深度的地电特征。常常采用相对比较简单的方法进行资料处理解释。

但是，当在地面进行瞬变电磁法探测时，会遇到很多复杂的探测环境，如地形起伏、新生界低阻层覆盖、电磁干扰等区域，所以，开展瞬变电磁法的有效性探测研究十分必要。

现有地形影响校正方法要解决的技术问题主要包括：

(1)在模拟纯地形响应时，需要确定原本是非均匀大地的电阻率。取表层电阻率作为均匀半空间电阻率并不总是可行。即使最高频率或最早时道没有穿透表层，低频或晚时道也将穿透表层甚至几层地层。风化、冲蚀等作 用使基岩出露造成的地表或近地表不均匀性，恰恰是山地电磁勘探中经常遇到的。因此，将实际地质结构转化成均匀大地时，不可避免地引入了误差，影响校正效果，有时甚至得到错误的结果，误导了电磁勘探的资料解释工作；

(2)纯地形影响的数值模拟计算量巨大，场源和测点之间的地带都在计算区域之内，对计算机的内存容量和计算速度要求极高，模型建立过程繁琐。电磁勘探的数值仿真、特别是人工源电磁勘探的数值仿真软件还未达到实用程度，尚未成为电磁勘探仪器数据处理解释的标准配置。应用比值法进行地形影响校正还受到许多限制、普遍性地应用还尚待时日；

(3)纯地形响应模拟需要较为详尽的地形高程数据。电磁勘探中一般只对测点进行大地测量，当测点比较稀疏时，需要增加额外的测量工作量。由此增加的、包括时间在内的人力物力成本，往往成为地形校正的障碍。

在煤田电磁法勘探中，勘探目的层或目标体上方往往存在低阻层，大部分地表都被低阻的第四系沉积层覆盖，且沉积层厚度较大，一般在100m，有些地区可达400--600m。由于可以在地面上观测到较强的信号，往往忽视了低阻层对瞬变电磁勘探的影响。当对积水采空区进行精细探测时，很有必要研究低阻覆盖层与电磁场之间的相互作用关系，对于在该地区采用电磁勘探中进行施工设计、参数选择，确保勘探深度，提高探测精度等都具有重要意义。

发明内容

本发明为了解决复杂环境下煤矿积水采空区有效探测问题，提出一种基于瞬变电磁法探测煤矿积水采空区的方法和装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于瞬变电磁法探测煤矿积水采空区的方法，包括：

获得各个探测点表层电阻率实测值，并将所述各个探测点表层电阻率实测值作为地形校正时的标准电阻率；

根据每个探测点的标准电阻率，针对每个探测点计算地形校正系数；

根据每个探测点的标准电阻率和地形校正系数，得到每个探测点的校正 后的视电阻率值。

优选地，获得各个探测点表层电阻率实测值包括：

通过小极矩直流电阻率法获得各个探测点表层电阻率实测值ρ_standand(i)，其中，i表示测线上的第i个探测点。

优选地，根据每个探测点的标准电阻率，针对每个探测点计算地形校正系数包括：

测线上的第i个探测点第j个时间道的地形校正系数C(i，j)为：

其中，i：探测点号，表示测线上的第i个探测点，i＝1，2，……，M，M为正整数，表示探测点总数；

j：时间道号，表示探测点时间道序号，j＝1，2，……，N，N为正整数，表示时间道总数；

t(j)：表示时间道；

ρ_measure(i，1)：表示根据瞬变电磁法测量的数据得到的第i个探测点第1个时间道的道视电阻率。

优选地，根据每个探测点的标准电阻率和地形校正系数，得到每个探测点的校正后的视电阻率值包括：