高频电磁测深法在钼矿采空区探测中的应用

段 磊

（金堆城钼业股份有限公司，陕西 渭南 714102）

目前，在采空区的地球物理探测方法中，高密度电法和电测深法等直流法一般在平坦的地形区域，受地形复杂的山区等大面积影响的区域具有较高的探测精度。同时，高密度电法具有更高的检测精度，更浅的检测深度和更高的地形条件。瞬态电磁法（TEM）是近年来快速发展的采空区检测方法，检测精度较高，但地形较为有限，数据解释要求较高。瞬态电磁法，不仅受地形影响，而且受地表多次反射波的影响。

1 高频电磁测深法的应用原理

高频电磁检测方法是传统大地电磁检测方法的变体，它主要使用更高的频率来达到浅电磁检测的目的，电磁波在导电介质中的传播距离与电磁波的频率有关。电导率成像系统是一种地球物理仪器，是在地表以下几米到一公里范围内测量电阻率的先进仪器之一[1]。该系统可以利用自然和人工电磁场信号，特别是当使用更高频率以实现更高分辨率的电磁检测时，该系统可以使用自然场和人造场在各种恶劣的地形条件下对电磁场信号进行连续的电导率观测，通过观察测量点处的电磁场的正交分量，系统获得正交时域中的电和磁分量并执行傅立叶变换，计算功率谱并获得电阻率测深曲线。目前正在一些煤矿采空区进行氦测量，尽管可以检测到采空区和受影响区域的范围，但是不可能定量地确定地下采空区的深度。由于大多数金属矿区的长期发展，已经留下了大量不同大小和不规则形状的地下采空区，由于各种因素，采空区将会产生大小和形状的变化，因此，应采用快速且经济可行的方法来了解采空区的发生情况，确定潜在危险源的位置和范围，并提供准确的信息，以便采取有效措施，最终消除潜在的危害[2]。确保矿山生产稳定发展具有重要意义。本文介绍了一种快速工程测量的方法，即高频大地电磁测深。

2 实际检测过程

勘探区位于河南汝阳钼矿区。该矿区富含丰富的钼矿资源，基岩暴露，山谷发育，矿区褶皱相对发育，中部和北部褶皱开放，南部断层发育，矿区的断层构造发育，规模不同，矿区外露的岩浆岩主要为安山玢岩、石英岩、板岩、辉绿岩、细粒（斑岩）花岗岩脉及一些变质火山岩，区域探测平台是基岩区和砾石爆破区。即使平台位于同一平台上，基岩也不在同一水平上，区域测试平台通常较窄，电磁测试受山（低阻）或低平台（高阻）的影响很大。多年来，矿区和周边地区发生了私人采矿和无序采矿，留下了大量未经处理的采空区，采空区结构是具有不同尺寸和形状的多层结构。采空区的异常表现不同，如果它是一个空心物体，它将显示出高阻力；如果采空区充满水，则阻力很小；如果采空区坍塌，回填在不同条件下具有不同的电性能。不同之处在于填充浮土时的阻力或含水量小，填充岩石时的阻力大。因此，为了更好地预测采空区，有必要对采空区进行对比分析和评估。采空区瞬变电磁测量仪是重庆奔腾数控技术研究所开发的瞬变电磁系统，将瞬态电磁特性与检测要求相结合，以选择大型环路设备，传输线框架为200mX200ITI。选择1匝线圈，电源电流大于20；接收小线圈垂直观察L帧，选择4000匝线圈，并选择4 Hz的工作频率。在检测期间，大线圈的电源电流位于线框的左下部，并且每个线框之间的框架彼此平行，使得检测位置相对均匀。小线圈接收来自大线圈的信号数字，可以看到存在显著的阻力，这个比例不正常，160英寸，中心深度为1301TI。联合调查区地势高，表面植被丰富，含水量大。这是在雨季，因此推测它充满了水。

采空区在100nn线上，由11751 TI中心高程电阻率轮廓形成的闭环是相对高的电阻率异常，可能是高电阻率岩石矿石或采空区。这项工作使用eh-4电导率成像仪。该仪器是由EMI电磁仪器和几何仪器开发的STRATAGEMTM电导率成像系统。根据之前的测试，最低工作频率要求为500Hz，以满足设计要求。所以这项工作的频率是两三个。频率组操作，频率范围500Hz～99kHz。第3行的eh-4电导率成像系统的反演剖面显示了在50米～80米线附近的两个不同的低电阻率异常。对应的瞬态电磁反转曲线，推断它是具有低电阻的采空区。在1225英寸的中心高度处存在显著地高阻抗异常。据推测，高电阻率陷阱可以是未填充的采空区或高电阻率岩体。tem和eh-4综合方法表明，在表面附近存在显著的低电阻率异常，与表面附近充满水的采空区的反射一致，与已知数据一致，表明有两种方法。它具有良好的通信性能，可以相互验证。通过采空区钻探，验证了深低电阻率异常的微观反演和深部高电阻率异常的eh-4反演。解释tem和EH one电导率成像系统是互补的，特别是在中央和深部地区。结合这两种方法，可以更好地评估采空区。

3 采空区探测的特性

在正常情况下，采空区在垂直方向上的坍塌可分为三层：塌陷区和上部钼矿塌陷。在断层带中，沉降区上方的岩体由于弯曲而过度变形，并且在采空区上方产生大的拉应力，并且两侧受到大的剪切应力。因此，岩体中出现大量裂缝，破坏了岩体的完整性。弯曲区域是表面上方的裂缝区域，其通过自重应力而变形并且不再破裂。采空区与其垂直“三带”和正常地层之间存在明显的物理差异。最明显的差异是电导率的差异，这主要表现在两个方面。首先，钼矿采空区松散，密度低于整个地层，即每单位体积介质的密度降低。同时，导电性降低并且电阻异常；其次，与完整地层相比，钼矿采空区断层带岩性没有明显变化。然而，由于裂缝区中岩石的破裂，岩石中传播的岩石的电导率恶化并且岩石的电阻率显着增加。落差高度一般在十米以上，内部充满松散物质，视电阻率明显高于周围介质。断层带的高度通常为几十米，主要是由于采空区坍塌引起的岩石裂缝的发生，岩石的电阻率显著增加。然而，当采空区充满更多水时，由于存在水和强导电性，采空区的电阻率显着降低。可以看出，采空区的视电阻率与周围岩石的视电阻率明显不同，这是采空区电探测的物理前提。

4 结语

上述实施例证明tem和eh-4在采空区检测中是有效的。许多采空区具有低电阻反射，并且tem对低电阻敏感，与其他方法相比，tem具有独特的优势，Eh-4电导率成像系统非常高效，减少勘探工作量并降低勘探成本。两种方法的检测深度相对较大，可以在中深层采空区的检测中相互补充和验证。结合地质数据和随后的钻探验证，改进了采空区评估。准确并降低采空区的风险。