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摘要：煤田回采过程中巷道或工作面涌水严重威胁着矿井财产和人身安全，煤田水文地质调查中广泛应用的瞬变电磁法是目前寻找水源的最好方法之一。本文阐述了瞬变电磁法的原理方法、特点及应用领域。最后通过应用实例，介绍瞬变电磁法在矿井水文地质勘探中的应用效果。
关键词：瞬变电磁法；水文地质；预测
在煤炭开采前查明整个采区的复杂地质构造及其水文地质情况(查清含水、涌水通道及富水区)，以便及时采取防治措施，己成为大水矿区关注的重要问题.目前应用于水文地质工作的物探方法较多，与其它电法相比，瞬变电磁法体积效应小、能有效区分采空区及含水区的独特特点是近年来国内外发展较快、地质效果较好的一种电探方法。该方法在煤田水害调查、地下水调查等方面的研究，国内外已取得了令人瞩目的成果[1-2]并在矿井水文地质勘探中也将发挥更大的作用。
一、瞬变电磁法的工作原理
瞬变电磁法也称时间域电磁法（Timedomainelect romagneticmethods），简称TEM，它是利用不接地回线或接地线源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的方法[3-5]。简单地说，瞬变电磁法的基本原理就是电磁感应定律。衰减过程一般分为早、中和晚期。早期的电磁场相当于频率域中的高频成分，衰减快，趋肤深度小；而晚期成分则相当于频率域中的低频成分，衰减慢，趋肤深度大。通过测量断电后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。
二、瞬变电磁法的工作方法及特点
瞬变电磁法的最大特点在于它将一次磁场与二次磁场分离，观测纯二次场，这是瞬变电磁法有别于频率域电磁法的根本之处。这种方法有如下几个优点：
（1）由于施工效率高，纯二次场观测以及对低阻体敏感，使得它在当前的煤田水文地质勘探中成为首选方法；
（2）瞬变电磁法在高阻围岩中寻找低阻地质体是最灵敏的方法，且无地形影响；
（3）采用同点组合观测，与探测目标有最佳耦合，异常响应强，形态简单，分辨能力强；
（4）剖面测量和测深工作同时完成，提供更多有用信息；
（5）信息丰富，便于资料的解释。在剖面测量中，由于采集不同时间段的数据，通过数据处理可以得到同一点的测深资料，从而在剖面测量中完成了相应区域的测深测量；
（6）可通过选择不同的时间窗口进行观测，有效地压制地质噪声，可获得不同勘探深度。
（7）TEM的应用领域相对更加广泛。瞬变电磁法可以解决的地质问题有：能源、矿产勘查、水文、工程、环境地质调查、考古探测等。
三、应用实例
1.测网布置
依上述原则在山东某煤矿一坑指定范围内设计测线10条，测线布置设计线距45m、点距20m、测线长200m，测线布置由西向东编号1~8，南北编号1~10，共完成剖面8条，测点80个。
2.工作方法
（1）地面调查主要采用收集资料、实地调查、走访等形式对小煤窑的情况调查。
（2）地面物探工作在完成地面定点定线测量后，首先采用瞬变电磁法对测区进行勘查，确定异常区后，在异常区进行一定量的激发极化法工作，进一步确定异常区的范围和性质，确保解释结果的可靠性，必要时可对物探结果进行钻探验证。
（3）综合地质、地面物探资料对采空区作出科学的解释。
3.绘制图件
（1）瞬变电磁各测线多测道剖面图。
（2）瞬变电磁各测线拟视电阻率断面图。
（3）某一深度拟视电阻率平面图。
瞬变电磁图件的绘制多测道电压剖面采用Grapher数据处理软件，平面图和断面图的处理采用winsurf数据处理软件。
4.数据处理
首先采用美国INTERPEX公司的TEMIXXLV40软件进行处理。依次进行原始数据整理，数据格式转换，绘制初始多测道断面图，剔除畸变数据，滤波、绘制多测道断面图，反演、绘制视电阻率断面图、等深视电阻率切片图和电阻率一次和二次变化率图。然后结合已知地质资料，在视电阻率断面图和电阻率一次、二次变化率图的基础上制作富水性图。在富水区的划分上，采取以下步骤进行划分：
（1）对在断面图上有异常反应的区域在平面位置上进行圈定和组合，初步确定异常区的范围；
（2）断面图与一次变化率和二次变化率水平切片图对比分析，进一步确定异常区的分布形态，并与地质成果作对应分析，分析富水异常区的分布规律。
（3）通过对全区地质资料及绘制的各种图件和参数进行综合分析，绘制各层位的富水区分布图。低阻是一个相对的概念，在富水区的划分上也应遵循相对的原则。因此，在富水区的划分上要考虑其相邻点的反映情况。
四、资料解释
根据瞬变电磁各测线多测道电压剖面图上电动势等值线是否错位、有否双峰异常反映瞬变电磁各测线视电阻率拟断面图上视电阻率等值线是否错位、断开，可以确定是否存在地质构造，当遇断层或陷落柱等构造时在多测道电压剖面图上表现为明显的双峰异常，随断层倾角变化双峰异常峰值也变化，在视电阻率拟断面图上表现为明显的视电阻率等值线错位、断开。当断层带较宽时表现为视电阻率等值线凌乱、电动势等值线多峰异常组合。异常区充水较多时在多测道电压剖面图上表现为“高电压值异常”，在视电阻率拟断面图上表现为“低电阻异常”。激发极化法！异常区充水较多时，视电阻率值较周围岩层的值明显降低，表现为“低电阻率异常”，“高极化率异常”。
五、结论
瞬变电磁法探测深度相对较大，施工方便、工作效率高及地质效果好，能够适应目前矿井水文地质勘探工作要求。上述结果表明，区内电阻率分布与实际地层具有较好的对应关系，说明其能够反映出地下电性分布情况。所以根据瞬变电磁法资料和相关地质资料能够推断出对应深度富水情况，满足矿井水文地质工作需要，指导矿井的建设和开采保证矿井的安全生产。但是我们也应看到，瞬变电磁法在矿井水文地质勘探中的应用还处于一个初期阶段。要实现瞬变电磁法在这个领域的成熟应用，还需要很长的一段过程。这就需要我们对瞬变电磁法的理论和资料处理进行更深入的研究和探索，从而更好的为矿井水文地质勘探工作服务。
参考文献：
[1]马瑞花，龚惠民.TEM法在寻找煤矿突水巷道中的应用[J].中国煤田地质，2003，15(3)：49~50.
[2]兰险，王卫江.电磁法在新疆干旱区找水中的应用及效果[J].新疆地质，2004，22(3)：271~274.
[3]陈载林，黄临平，陈玉梁.我国瞬变电磁法应用综述[J].铀矿地质，2010，26(1)：51-54.
[4]郭威，王玉和，刘文。基于瞬变电磁法探测结果的煤层底板突水模拟研究.[J].矿业安全与环保[J]，2013，40(2)：20-23.
[5]张占斌，孙世国，董培鑫。大定源瞬变电磁法反演方法精细解释煤矿岩层富水研究[J].煤炭学报，2013(s1)：129-135.
关键词：瞬变电磁法；水文地质；预测
在煤炭开采前查明整个采区的复杂地质构造及其水文地质情况(查清含水、涌水通道及富水区)，以便及时采取防治措施，己成为大水矿区关注的重要问题.目前应用于水文地质工作的物探方法较多，与其它电法相比，瞬变电磁法体积效应小、能有效区分采空区及含水区的独特特点是近年来国内外发展较快、地质效果较好的一种电探方法。该方法在煤田水害调查、地下水调查等方面的研究，国内外已取得了令人瞩目的成果[1-2]并在矿井水文地质勘探中也将发挥更大的作用。
一、瞬变电磁法的工作原理
瞬变电磁法也称时间域电磁法（Timedomainelect romagneticmethods），简称TEM，它是利用不接地回线或接地线源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的方法[3-5]。简单地说，瞬变电磁法的基本原理就是电磁感应定律。衰减过程一般分为早、中和晚期。早期的电磁场相当于频率域中的高频成分，衰减快，趋肤深度小；而晚期成分则相当于频率域中的低频成分，衰减慢，趋肤深度大。通过测量断电后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。
二、瞬变电磁法的工作方法及特点
瞬变电磁法的最大特点在于它将一次磁场与二次磁场分离，观测纯二次场，这是瞬变电磁法有别于频率域电磁法的根本之处。这种方法有如下几个优点：
（1）由于施工效率高，纯二次场观测以及对低阻体敏感，使得它在当前的煤田水文地质勘探中成为首选方法；
（2）瞬变电磁法在高阻围岩中寻找低阻地质体是最灵敏的方法，且无地形影响；
（3）采用同点组合观测，与探测目标有最佳耦合，异常响应强，形态简单，分辨能力强；
（4）剖面测量和测深工作同时完成，提供更多有用信息；
（5）信息丰富，便于资料的解释。在剖面测量中，由于采集不同时间段的数据，通过数据处理可以得到同一点的测深资料，从而在剖面测量中完成了相应区域的测深测量；
（6）可通过选择不同的时间窗口进行观测，有效地压制地质噪声，可获得不同勘探深度。
（7）TEM的应用领域相对更加广泛。瞬变电磁法可以解决的地质问题有：能源、矿产勘查、水文、工程、环境地质调查、考古探测等。
三、应用实例
1.测网布置
依上述原则在山东某煤矿一坑指定范围内设计测线10条，测线布置设计线距45m、点距20m、测线长200m，测线布置由西向东编号1~8，南北编号1~10，共完成剖面8条，测点80个。
2.工作方法
（1）地面调查主要采用收集资料、实地调查、走访等形式对小煤窑的情况调查。
（2）地面物探工作在完成地面定点定线测量后，首先采用瞬变电磁法对测区进行勘查，确定异常区后，在异常区进行一定量的激发极化法工作，进一步确定异常区的范围和性质，确保解释结果的可靠性，必要时可对物探结果进行钻探验证。
（3）综合地质、地面物探资料对采空区作出科学的解释。
3.绘制图件
（1）瞬变电磁各测线多测道剖面图。
（2）瞬变电磁各测线拟视电阻率断面图。
（3）某一深度拟视电阻率平面图。
瞬变电磁图件的绘制多测道电压剖面采用Grapher数据处理软件，平面图和断面图的处理采用winsurf数据处理软件。
4.数据处理
首先采用美国INTERPEX公司的TEMIXXLV40软件进行处理。依次进行原始数据整理，数据格式转换，绘制初始多测道断面图，剔除畸变数据，滤波、绘制多测道断面图，反演、绘制视电阻率断面图、等深视电阻率切片图和电阻率一次和二次变化率图。然后结合已知地质资料，在视电阻率断面图和电阻率一次、二次变化率图的基础上制作富水性图。在富水区的划分上，采取以下步骤进行划分：
（1）对在断面图上有异常反应的区域在平面位置上进行圈定和组合，初步确定异常区的范围；
（2）断面图与一次变化率和二次变化率水平切片图对比分析，进一步确定异常区的分布形态，并与地质成果作对应分析，分析富水异常区的分布规律。
（3）通过对全区地质资料及绘制的各种图件和参数进行综合分析，绘制各层位的富水区分布图。低阻是一个相对的概念，在富水区的划分上也应遵循相对的原则。因此，在富水区的划分上要考虑其相邻点的反映情况。
四、资料解释
根据瞬变电磁各测线多测道电压剖面图上电动势等值线是否错位、有否双峰异常反映瞬变电磁各测线视电阻率拟断面图上视电阻率等值线是否错位、断开，可以确定是否存在地质构造，当遇断层或陷落柱等构造时在多测道电压剖面图上表现为明显的双峰异常，随断层倾角变化双峰异常峰值也变化，在视电阻率拟断面图上表现为明显的视电阻率等值线错位、断开。当断层带较宽时表现为视电阻率等值线凌乱、电动势等值线多峰异常组合。异常区充水较多时在多测道电压剖面图上表现为“高电压值异常”，在视电阻率拟断面图上表现为“低电阻异常”。激发极化法！异常区充水较多时，视电阻率值较周围岩层的值明显降低，表现为“低电阻率异常”，“高极化率异常”。
五、结论
瞬变电磁法探测深度相对较大，施工方便、工作效率高及地质效果好，能够适应目前矿井水文地质勘探工作要求。上述结果表明，区内电阻率分布与实际地层具有较好的对应关系，说明其能够反映出地下电性分布情况。所以根据瞬变电磁法资料和相关地质资料能够推断出对应深度富水情况，满足矿井水文地质工作需要，指导矿井的建设和开采保证矿井的安全生产。但是我们也应看到，瞬变电磁法在矿井水文地质勘探中的应用还处于一个初期阶段。要实现瞬变电磁法在这个领域的成熟应用，还需要很长的一段过程。这就需要我们对瞬变电磁法的理论和资料处理进行更深入的研究和探索，从而更好的为矿井水文地质勘探工作服务。
参考文献：
[1]马瑞花，龚惠民.TEM法在寻找煤矿突水巷道中的应用[J].中国煤田地质，2003，15(3)：49~50.
[2]兰险，王卫江.电磁法在新疆干旱区找水中的应用及效果[J].新疆地质，2004，22(3)：271~274.
[3]陈载林，黄临平，陈玉梁.我国瞬变电磁法应用综述[J].铀矿地质，2010，26(1)：51-54.
[4]郭威，王玉和，刘文。基于瞬变电磁法探测结果的煤层底板突水模拟研究.[J].矿业安全与环保[J]，2013，40(2)：20-23.
[5]张占斌，孙世国，董培鑫。大定源瞬变电磁法反演方法精细解释煤矿岩层富水研究[J].煤炭学报，2013(s1)：129-135.