【文章內(nèi)容簡介】 直接讀出所測 MN 之間的電位差值。通過變換頻率選擇開關位置，即可得到同一測點上不同頻率的電位差值。 天然電場選頻法使用的前提是目標物與圍巖須有較為明顯的電性差異，對于采空區(qū)的勘探，其目標物為地下局部因礦體被采出后形成的空間、空洞。由于地層 (礦層 )介質(zhì)的缺失，形成與周圍巖體較大的電性特征。若空洞未充水或無冒落， ?V 呈現(xiàn)高阻；若空洞冒落，細顆粒物質(zhì)及地下水充填以后，呈低阻特征。因此，可以通過測量某一頻點的 ?V 異常來確定煤礦采空區(qū)的位置和范圍。 － 11 － 圖 32 接收機原理方框圖 二、 地面測線布設 (一 )測線布設原則與測線布設 本次測線布 2 耀原則是：根據(jù) 工作區(qū) 周邊 收集的 煤礦采掘工程平面圖，結合地面建筑物的分布和地形條件進行布設。 測線布設時 線距為 20m，剖面長度 以南北向控制整個場區(qū)為宜，共計 17 條剖面，長度不等 。瞬變電磁測點距 10 米，天然電場選頻法測點距 10 米， 兩種測試手段 進行重合布設，以達到相互復合印證， 詳見附圖。 (二 )測地工作 測量工作主要是為物探瞬變電磁地面測試測布設測網(wǎng)及剖面，剖面點距為10m 。 （ 1）《全球定位系統(tǒng)（ GPS）測量規(guī)范》 GB/T 18314— 20xx （ 2）《物化探工程測量規(guī)范》 DZ/T 0153— 95 （ 3）《地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測量規(guī)范》 GB/T 18341— 20xx （ 4）本技術設計書 本測區(qū)采用 1954 年北京坐標系， 3 度帶投影，中央子午線經(jīng)度 111 度。高程采用 1956 年黃海高程系。 （ 1）、控制點 測區(qū)的 國家 控制點成果，埋設標志保存完好，作為本次測量的基準點使用。 （ 2）、測網(wǎng)布測 測網(wǎng)布測采用 中海達 測繪儀器公司生產(chǎn)的 V8 GPS 接收機，以載波相位實時差分（ RTK）方法進行。首先根據(jù)測線的設計位置以及方位，用 EXCEL 軟件，以 25 米點距生成各測點的平面設計坐標，并傳入工作手薄，外業(yè) 以此為依據(jù)，采用點放樣模式進行測點放樣。外業(yè)當實際放樣點位與設計坐標差小于 米時定點。部分測線 － 12 － 穿越村莊，因此，根據(jù)實地情況，部分點位進行了偏移。測點點位確定后，打入木樁固定，并設立明顯標志，再采集實際點位三維坐標存儲于工作手薄，內(nèi)業(yè)輸出整理 （ 1）、采用 RTK 方法進行放樣前，儀器在已知點都進行了校正和檢測，其檢測結果都小于 5cm，符合要求。 （ 2）、測點檢測：測點放樣后，基準站架設在不同的控制點上進行了抽樣檢測，剖面測量檢查 150 個，檢測率 %， 點位測量中誤差 Ms=177。 米；高 程測量中誤差 Mh=177。 米。 檢查誤差符合本次工作要求。 (三 )完成工作量 本次勘測共布設測線 17 條， 有效 物理測點 1006 個，其中瞬變電磁點 503 個，天然電場選頻點 503 個，具體完成工作量如下： 瞬變電磁：剖面線 17 條共 503 個物理點 干擾監(jiān)測點： 12 個 重復觀測點： 10 個 系統(tǒng)檢查點： 28 個 瞬變電磁法測點共計： 553 個 天然電場選頻：剖面線 17 條共 503 個測點 檢查剖面：剖面線 1 條共 20 個測點 天然電場選頻法測點共計： 523 個 三、 試驗工作 試驗工作的主要目的是了解勘查區(qū)的地電條件、施工條件、干擾背景以及 煤層采空區(qū)的地球物理特征等，通過分析試驗工作的有效性，以便選擇最佳工作方法和裝置形式。對瞬變電磁法和天然電場選頻法勘測都進行了試驗。 (一 )瞬變電磁法試驗分析 本次瞬變電磁法工作使用的儀器為 WTEM－ 1Q/GPS 瞬變電磁接收機及 WTEM－ ID 型 10kW 大功率發(fā)射機，采用同點回線源裝置，供電線框為 50m179。 50m，接收線框為 50m179。 50m。 技術參數(shù)的選擇：發(fā)射頻率： 4Hz 和 16Hz(1～ 31 取樣道 )；采樣間隔： 64μ s；控制延時： s；天線延時： s；通道延時： s；關斷時間： s；供電 電流： 25～ 27A；疊加次數(shù)： 120 次。 (二 )天然電場選頻法測試試驗分析 由 試驗結果知 ，在未采空區(qū)段上方 ?V 值變化平穩(wěn)，基本在 ～ 左右變化， － 13 － 而在采空區(qū)段上方， ?V 值較 高 ， ?V 值介于 ～ 左右。說明天然電場選頻法勘測判斷采空與未采空邊界效果是顯著的，但天然電場選頻法判定的采空區(qū)范圍比實際略大些。 (三 )試驗結果 通過上述試驗工作可知，所采用的兩種地面物探方法在采空區(qū)上均有較明顯的異常反映，天然電場選頻法反映采空異常區(qū)邊界與瞬變電磁法反映的采空異常區(qū)邊界基本一致，天然電場選頻法圈定的采空區(qū)范圍略 大些；瞬變電磁法 在采空區(qū)上方，測得電壓曲線呈現(xiàn)為相對 低 值，而測得視電阻率值呈現(xiàn)為相對 高 值，并且呈閉合、半閉合狀或視電阻率等值線呈較大幅度的波狀起伏；在未采空區(qū)上方，測得電壓曲線呈現(xiàn)為相對 高 值，而測得視電阻率值呈現(xiàn)為相對 低 值，視電阻率等值線較為平緩且近似平行展布。采空區(qū)和未采空區(qū)上測得電壓曲線和視電阻率等值線均有較明顯的反映。 天然電場選頻法在采空區(qū)上方測得 ?V 值較 高 ，呈現(xiàn)為相對 高 值，在未采空區(qū)上方測得 ?V 值較 低 ，呈現(xiàn)為相對 低 值，且相對高值和相對低值在采空區(qū)邊界處的界線相對 明顯。試驗結果表明：采空區(qū)與未采空區(qū)異 常特征有明顯差異。在該地 投入天然電場選頻法和瞬變電磁法探測采空區(qū)是行之有效的。 通過上述的試驗，為本次工作各方法所選擇的裝置形式、技術參數(shù)提供了依據(jù)，采空區(qū)在多測道電壓剖面和視電阻率等值線圖上表現(xiàn)為“低電壓、高電阻率”的異常特征；在天然電場選頻法 ?V 異常曲線圖上表現(xiàn)為相對高電位差異常，可以作為下一步資料解釋的依據(jù)。 四、 野外數(shù)據(jù)采集 (一 )野外測試 本次野外物探勘測，采用天然電場選頻法和瞬變電磁法剖面重合布設。共布設了 17 條剖面，瞬變電磁法測點距 10 米，完成測量剖面 17 條，共 503 個物理點；天然電場選頻法測點距 10 米 ，電極距 20m，記錄參數(shù) ?Vs，共完成 503 個物理點。 (二 )觀測質(zhì)量評述 原始資料的驗收以及工程質(zhì)量的評價，嚴格依照《地面瞬變電磁法技術規(guī)程》 (中華人民共和國地質(zhì)礦產(chǎn)行業(yè)標準 DZ/T007393)的要求進行，對觀測質(zhì)量主要以系統(tǒng)檢查觀測來衡量，檢查點誤差計算公式如下： ① .單個點 (第 j 點 )各測道的平均相對誤差 ?j? ?? ???nj jijiji NV VV1 /%100 式中： N －參加統(tǒng)計的測道數(shù) i－某道數(shù) － 14 － jiji VV ?及 －第 j 觀測點第 i道的原始及檢查觀測值 jiV － jiji VV ?及 的平均值 ② .全區(qū)各檢查點總均方相對誤差 Mji 計算公式為： ???????????? ???? NMji jijiji MNVVVjiM112%1 0 02/ 式中： N －參加統(tǒng)計的測道數(shù)； M －為檢查點數(shù)。 本次瞬變 電磁法共施工檢查點 28 個，占全區(qū)觀測物理點總數(shù)的 %，其平均相對誤差為 %，總均方相對誤差為 %。依據(jù)規(guī)程要求質(zhì)量驗收標準，全區(qū)工作質(zhì)量合格，達到規(guī)程規(guī)范的質(zhì)量要求。 觀測結 果質(zhì)量檢查為原始觀測曲線與重復觀測曲線進行對 比，經(jīng)對 1616′剖面的對比檢查，前后兩次實測剖面曲線形態(tài)基本一致，滿足規(guī)范要求。另外，天然電場的信號較弱，本測區(qū)范圍周邊有村莊及多個煤礦，一般情況下，對天然電場有干擾，因此，對天然電場的異常僅作參考 ,特別是當天然電場選頻法所測得異常與瞬變電磁測試成果出現(xiàn)差異時，應以瞬變電磁測試成果為準。但是，瞬變電磁成果也不例外，也同樣有部分地段受到強電場的干擾，當資料出現(xiàn)此情況時，要結合地質(zhì)和測量成果綜合考慮異常結果。 (三 )資料處理 在野外數(shù)據(jù)采集期間，現(xiàn)場對數(shù)據(jù)進行初步處理和解釋；室內(nèi)完成數(shù)據(jù)綜合處理、成圖成像和人機交互解釋 等任務。室內(nèi)數(shù)據(jù)處理是對獲取的原始數(shù)據(jù)進行去偽存真、誤差矯正、均滑處理、趨勢分析和成圖成像工作，目的在于提高勘測結果的準確度和精度，使之更趨于實際。 采用該工作系統(tǒng)，具有以下特點： (a)現(xiàn)場自動采集數(shù)據(jù)，初步處理和繪圖，可以提高工作效率，保證數(shù)據(jù)質(zhì)量及時了解野外工作情況，從而指導現(xiàn)場工作； (b)室內(nèi)數(shù)據(jù)的快速處理，成圖成像和人機交互解釋，改變了傳統(tǒng)工作方式，使工作水平得到提高； (c)經(jīng)處理、解釋得到的信息能與野外工作相互反饋使地質(zhì)科學與野外工作得到真正意義的結合，對進一步解決復雜的地質(zhì)問題有著重要的意 義。 瞬變電磁數(shù)據(jù)的處理可分為四部分： － 15 － ①原始數(shù)據(jù)的錄入； ②一次數(shù)據(jù)處理：包括數(shù)據(jù)編輯，數(shù)據(jù)濾波、均滑處理； ③二次數(shù)據(jù)處理：包括建立正、反演文件，磁源初步反演、磁源正、反演等； ④繪制圖件。 在室內(nèi)數(shù)據(jù)處理的基礎上，繪制了基本分析圖件：瞬變電磁各測線多測道電壓剖面圖和瞬變電磁各測線視電阻率等值線圖。 多測道電壓剖面圖以測點為橫坐標 (算術坐標 )， V(t)/I 值為縱坐標 (對數(shù)坐標 )，將每個測點的 31 個 V(t)/I 值，按 1～ 31 道的次序，相應展布在圖上，然后將相同的 V(t)/I 值連成線，即為多測道電壓剖面曲線 圖。由于瞬變電磁二次場隨時間的衰減具有在高阻層衰減快、低阻層衰減慢的特征，故在高阻層采集到的二次場電壓值小，低阻層采集到的二次場電壓值大。反映在剖面曲線圖上，低值響應部分為高阻層，高值響應部分為低阻層。 視電阻率等值線圖以測點 (樁號 )為橫坐標 (算術坐標 )，深度為縱坐標 (算術坐標 )，將各測點不同采樣時間經(jīng)初步反演所得到的ρ r 值，經(jīng)網(wǎng)格化后成圖。視電阻率等值線圖不但能反映剖面上各測點垂直方向電性變化情況，而且還能反映不同深度沿水平方向電性變化情況，它比多測道剖面圖更形象直觀，能比較詳細和清楚地反映地下構造特征和 各種地質(zhì)現(xiàn)象，如采空區(qū)、陷落柱、斷層等。理論上分析，正常的沉積地層在視電阻率斷面圖上，等值線基本呈水平層狀分布，當有異常體存在時，等值線將發(fā)生畸變，呈現(xiàn)各種形態(tài)的變化，研究曲線在縱向和橫向上電性的變化特征，以確定異常體的性質(zhì)，便是本次分析視電阻率等值線圖的理論依據(jù)。 當天野外工作完成后，把儀器觀測數(shù)據(jù)及時回放到計算機內(nèi)，從計算機上直接觀測采集數(shù)據(jù)質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，檢查合格的數(shù)據(jù)存盤備用。 運用繪圖軟件繪制天然電場選頻法 ?V 剖面曲線圖，并結合地質(zhì)、調(diào)查資料及井下測量資料進行初步解釋。 五、 資 料解釋 (一 )1－ 1′ 剖面 從瞬變電磁各測線多測道電壓剖面圖和瞬變電磁各測線視電阻率等值線圖 (圖33a 和 33b)可以看出： 2933測點，樁號 280～ 320m段，呈現(xiàn)“ 低 電壓、高電阻率”的“采空區(qū)異常”顯示； 剖面其余 段，電壓曲線平緩，等值線呈現(xiàn)為相對低電阻率，為正常層序顯示。根據(jù)在已知采空區(qū)的瞬變電磁法試驗成果，該剖面的 280～ 320m段解釋為“采空區(qū)異?！?。 根據(jù)在已知采空區(qū)的天然電場選頻法試驗成果， 2834測點 (270～ 330m)段， ?V － 16 － 值基本在 ～ 左右變化 ，呈高電位差異常，解釋為“采空區(qū)異?！保?剖面其余 段， ?V 值基本在 ～ 左右變化，為未采空顯示 (圖 34)。 圖 33a 1－ 1′ 剖面多測道電壓剖面圖 圖 33b 1－ 1′ 剖面 視電阻率等值線圖 圖 34 天然電場選頻 1－ 1′ 剖面 ?V異常曲線圖 － 17 － (二 )2－ 2′ 剖面 從瞬變電磁各測線多測道電壓剖面和瞬變電磁各測線視電阻率等值線圖 (圖 35a和 35b)上可以看出：測點 1116，樁號 100～ 150m段，呈現(xiàn)“低電壓、高電阻率”的“采空區(qū)異?！憋@示； 剖面其余 段，電壓曲線平緩， 等值線呈現(xiàn)為相對低電阻率，為正常層序顯示。根據(jù)瞬變電磁法試驗成果，該剖面 100～ 150m 段解釋為“采空區(qū)異?！薄? 根據(jù)天然電場選頻法試驗成果， 10～ 1 24～ 27測點 (90～ 140m、 230～ 260m)段， ?V 值基本在 ～ 左右變化，呈高電位差異常，解釋為“采空區(qū)異