大地电性的垂向变化。 3.2 矿井瞬变电磁法特点
矿井瞬变电磁法基本原理与地面瞬变电磁法一样，采用仪器和测量数据的各种装置形式和时间窗口也相同。由于矿井瞬变电磁法勘探环境的限制，测量线圈大小有限，其勘探深度不如地面深，一般深度在120m左右。地面瞬变电磁法为半空间瞬变响应，这种瞬变响应来自于地表以下半空间地层; 而矿井瞬变电磁法为全空间瞬变响应，这种瞬变响应是来自于回线平面上下（或两侧）地层，这对确定异常体的位置带来困难。实际资料解释中，必须结合具体地质和水文地质情况综合分析。但是，矿井瞬变电磁法与地面瞬变电磁法相比具有以下几个方面的特点:
1） 由于井下测量环境不同与地表，不可能采用地表测量时的大线圈（边长大于50m）装置，只能采用边长小于3m的多匝小线框，因此数据采集劳动强度小，测量设备轻便，工作效率高，成本低；
2） 由于采用小线圈测量，点距更密（一般为2~20m），降低体积效应的影响，提高勘探分辨率，特别是横向分辨率。
3） 井下测量装置距离异常体更近，大大提高测量信号的信噪比，实际测量结果说明，井下测量信号的强度比地面同样有效面积的相同装置测量的信号强10~100倍。井下的干扰信号相对有用信号近似等于零（大于30ms时间段），而地面测量信号在衰减到一定时间段（一般小于15ms）就被干扰信号覆盖，无法识别有用异常信号；
4） 地面瞬变电磁法勘探一般只能将线圈平置于地面测量，而井下瞬变电磁法可以将线圈置于巷道底板测量，探测巷道底板下一定深度内含水
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异常体垂向和横向发育规律，也可以将线圈直立于巷道内，当线圈面平行巷道掘进前方，可进行超前探测；当线圈面平行于巷道侧面煤层，可探测工作面内和顶、底板一定范围内含水低阻异常体的发育规律;
5） 由于瞬变电磁法关断时间的影响，与其它物探方法相比，无法探测到更浅部的异常体（浅部10m左右）。 3.3 施工技术及测点布置
超前探测主要是在掘进巷道迎头利用直接或间接的方法向巷道掘进方向进行探测，探测前方是否存在地质构造或富水体及导水通道，为巷道的安全掘进提供详细的地质资料。目前用于煤矿超前探测的直接方法为钻探方法，钻探结果比较可靠，但施工周期较长，费用较高，对巷道的正常掘进生产影响较大。超前探测的间接方法即采用物探方法进行探测，其中常用的方法包括有矿井瞬变电磁法。
由于受巷道迎头空间的限制，矿井瞬变电磁法的发射和接收线圈的几何尺寸受到的一定的制约，只能采用多匝小回线的发射和接收装置形式，即边长为2~3 m。测点布置在巷道迎头空间位置（见图6），即从巷道迎头左侧开始，首先使发射、接收天线的法线垂直巷道左侧面进行测量，然后旋转天线，使天线的法线方向与巷道的左侧分别成600和300的夹角进行探测；当天线的法线方向与巷道迎头界面垂直时，根据其主迎头断面的宽度布置1~2个测点；到巷道迎头右侧时再旋转天线，使法线方向与巷道右侧分别成300和600的夹角进行探测。即在多个角度采集数据，从而获得尽可能完整的前方空间信息，故称之为扇形测深技术。
在实际工作过程中对于每个发射点，也可调整天线的法线与巷道底板
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的夹角大小，以探测巷道顶板、顺层和底板方向的围岩变化情况，其探测方向如图4-1所示。
本次矿井瞬变电磁法采用的仪器为澳大利亚最新产TerraTEM瞬变电磁仪器，该仪器具有自动化程度高、抗干扰能力强、操作简便、数据自动存储和实时显示等特点。测点分别布置在北八皮带大巷P9+57m迎头及其侧帮，测点间距2~5m，共布置9╳3=27个物理点。采用矿井瞬变电磁法在每个测点向巷道底板及侧帮，分别采用向巷道底板、两侧帮倾斜向底板进行探测（具体探测方向见图4-1) 。
巷道顶板 巷道顶板 探测方向 巷道顶板 探测方向 巷道 发射线框 巷道底板 60 0 巷道 发射线框 巷道底板 （b） 巷道 发射线框 60 (c) 0（a） 探测方向 巷道底板 图4-1 超前探测方向示意图
瞬变电磁法的资料解释步骤是首先对采集到的数据进行去噪处理，根据晚期场或全期场公式将仪器测量的电流归一化值转换成不同时间窗口对应的视电阻率值，然后进行时深转换处理，得到各测线视电阻率断面图。在成果显示上主要有2种方法：第1种为常用的矩形成图方法，将图6中的各测点视为在一条直测线上等间距分布的点，绘制的视电阻率等值线图中横坐标为测点标号（或为相对1号测点的相对距离），纵坐标为相对直测线的探测深度（m）；第2种为本文重点介绍的扇形成图方法，将图6中各测点测量的不同深度上的视电阻率值分布在实际平面位置，将视电阻率等值线图绘制成扇形方式，其纵坐标为在迎头断面向正前方探测的实际距离（m）、横坐标对应图6中0号~40号测点的探测距离加上巷道断面的宽度（m），其中
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巷道的断面宽度可根据正前方测点的间隔进行等比例的放大。
4． 矿井TEM探测视电阻率拟断面图分析和解释 4.1 矿井TEM探测视电阻率拟断面图分析和解释流程
矿井瞬变电磁法数据处理与解释系统（以下简称系统）是瞬变电磁法处理井下瞬变电磁法勘探测量数据的操作平台，集文件管理、数据处理、资料解释、图形绘制功能于一体，具有简单、直观的特点，为用户提供了方便、快捷的矿井瞬变电磁数据处理解释工具。
文件管理 读取TerraTEM瞬变电磁仪的SIR格式和TXT格式数据，读取SiroTEM-3瞬变电磁仪的SIR格式数据，读取PROTEM-47HP瞬变电磁仪的TEM格式数据，并进行视电阻率计算；对测线文件进行合并，形成三维观测数据体。
数字滤波 根据井下噪声环境复杂的特点，对数据中强干扰点进行剔除、圆滑等处理；提供常用的数字滤波技术，消除瞬变电磁数据中的常见噪声，提高数据质量。
后沿改正 井下采集的瞬变电磁数据，由于关断时间较大，造成了很大的探测盲区，该模块通过多种方法的相互配合，缩短了关断时间，缩小探测盲区。
处理 该软件的核心模块，能形成断面数据文件和深度反演，并根据矿井瞬变电磁法的原理，对反演的深度进行校正；为方便对井下瞬变电磁超前探测数据进行处理，本模块特增加了超前探测坐标转换功能；同窗口数据提取功能则可任意提取数据点进行分析。 人文噪声校正 结合全空间模拟实验和井下试验的结论，对井下常见
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的金属人文设施产生的干扰进行校正，提高数据处理的质量。 图件绘制 该模块的功能主要是直观的显示各处理阶段的成果和最终成果图件。
除以上功能外，为提高操作软件的便捷，系统增加的一些辅助项，如4-2如下：读取文件 数据预处理 数据优质 绘制图件 数字滤波 后沿改正 处理 人文噪声校正 调用Surfer，绘制成果图件 图4-2 矿井瞬变电磁法数据处理与解释系统流程图
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图件放缩、图件保存、系统帮助、视图分割窗口等。软件流程图