周竹峰

(陕西陕北矿业韩家湾煤炭有限公司，陕西 神木 719315)

0 引言

随着浅部煤炭资源开发殆尽，矿井开采逐渐转向深部煤层。由于早期无序开采形成了大量地质资料缺失或不详的采空区，这些采空区具有形态不规则、数量多等特点，在长期大气降水及上层含水层补给下形成采空积水区，对深部煤层安全开采造成较大威胁。陕北侏罗纪煤田含煤地层顶板含水层的富水性分布不均，随着近年来的大规模开采，水害问题日益凸显[1-3]。瞬变电磁法是一种时间域电磁勘探方法，其具有对低阻体敏感、野外施工效率高、成本相对较低等优点[4-6]。近年来，国内许多专家、学者对瞬变电磁探测煤矿积水采空区及顶板含水层富水性开展了一系列研究。例如，顾光跃等[7]利用大定源瞬变电磁法对华北地区某煤矿小煤窑采空区进行探测，推断采空区与钻探验证情况基本吻合；徐慧等[8]总结分析了榆林地区浅埋煤层采空区地球物理特征，开展了瞬变电磁法施工参数试验，建立了相应的技术体系，取得了较好的应用效果；杨勇[9]利用瞬变电磁法对陕北某矿上部浅埋房柱式采空区进行勘查，基本查明了采空区的埋藏深度、分布范围和积水情况；李刚[10]采用地面瞬变电磁法对李村煤矿二采区顶底板含水层内富水区域位置、范围和形态进行了解释与圈定。上述研究均针对单一目标体，未涉及多层目标体精细探测。

一维反演是目前常用的瞬变电磁反演方法，该方法通常采用阻尼最小二乘法、共轭梯度法、高斯-牛顿法等线性算法，这会导致反演结果对初始模型依赖度高，且容易陷入局部极小值[11-12]。……