电性源瞬变电磁短偏移探测方法

为了解决大深度、高分辨探测地下矿产资源的难点问题,基于近区测深的优越性,提出一种电性源短偏移瞬变电磁装置(SOTEM),并对该装置下的探测技术进行研究。通过对时间域近场响应特性以及探测深度等面探测能力的分析,认为SOTEM明显优于长偏移瞬变电磁(LOTEM)。接地线源短偏移瞬变电磁法比回线源瞬变电磁法易于施工,且探测深度较大和探测精度相对较高,是一种值得推广的方法。     

煤矿含水体瞬变电磁探测技术研究进展

老窑采空区、顶底板含水层、陷落柱、溶洞、裂隙等潜在含水体,是煤矿开采中的主要致灾因素,严重影响矿山安全生产。随着煤炭开采规模和深度的逐渐加大,地质条件和观测环境日趋复杂,此环境下含水体探测成为保障煤矿安全生产过程中遇到的巨大难题,亟需创新电磁精细探测理论与技术。瞬变电磁法能够获得地下介质的电阻率分布,由于煤矿含水体与围岩具有明显的电阻率差异,该方法成为探测含水体的主要方法之一。首先总结了煤矿含水体的赋存特征及其电磁法探测的物理基础。然后,综述了近年国内瞬变电磁探测理论、方法和技术等方面研究新进展,及其在煤矿含水体探测中的应用和前景。理论方面,重点介绍了近年被引入瞬变电磁场数值模拟的时变点电荷载流微元近场理论和矿井瞬变电磁法的物理基础——地下全空间电磁理论,这2项理论都得益于数值模拟手段的发展,近年取得了较大的发展。在方法方面,对修正式中心回线装置、电性源瞬变电磁法、半航空瞬变电磁法和矿井瞬变电磁法等新型瞬变电磁法装置进行介绍。随着相关数据处理和反演技术的发展,这些新装置开始在煤矿含水体中得到应用,并展现出与传统方法截然不同的技术特点。最后,指出瞬变电磁多分辨探测方法技术、大数据技术、煤矿多层采空区精细探测技术和瞬变电磁高分辨数据采集装备研发是近年煤矿复杂含水体探测的研究方向。     

坑道环境对电阻率测深影响的模型试验

在坑道直流电阻率法探测中,由于受坑道及坑道内各种工程设施的影响,其电阻率异常会发生严重畸变,增加了资料解释难度甚至造成错误的解释。根据物理模拟的相似性原则,设计了模型试验以研究坑道环境的影响：在土槽中挖一空腔作为坑道,用钢筋和低阻球体代替轨道及施工机械,旁侧异常体设计为低阻铜球和高阻空腔。结果表明,坑道环境对电阻率测量存在影响,坑道直流电阻率实测数据解释前必需消除其影响。经用差值法、比值法和综合改正方法对实测数据进行改正,并对比改正前后数据的2.5维反演结果,这3种方法都能很好的消除坑道环境影响。     

瞬变电磁法探测薄层的分辨能力与偏移距关系

薄层探测问题一直是地球物理勘探关注的重点,以往的研究大多关注的是不同地球物理方法对薄层的探测效果,却没有关注观测参数对探测结果的影响。拟选用电性源瞬变电磁法,以一维正演理论为基础,通过定义相对异常表征分辨能力,研究偏移距、观测时间与分辨能力之间的关系,从而决定如何选择合适的观测参数以实现薄层异常的快速有效勘探。结果表明:瞬变电磁法对薄层的分辨能力随着偏移距的增大先呈线性递减后逐步趋于稳定,同时所需的观测时间也逐渐增大; 分辨能力的衰减速率随着电阻率及埋藏深度的增大逐渐减弱。综上所述,采用较小的偏移距进行数据采集,不仅有利于提高勘探精度,也能相应地提升勘探效率。     

电性源短偏移距瞬变电磁法数据处理软件系统SOTEMsoft

目前,已有瞬变电磁法(TEM)数据处理软件大都仅针对回线源装置,无法处理电性源装置数据。随着电性源短偏移距瞬变电磁法(SOTEM)的广泛推广应用,亟需开发一套适合电性源短偏移距瞬变电磁法装置特点的数据处理软件。通过解决任意收发装置形式一维正演、多分量多源数据联合反演、考虑激发极化效应数据反演、拟二维横向约束反演等关键技术,研发了电性源短偏移距瞬变电磁法数据处理专用软件系统SOTEMsoft。该系统具备数据整理、图像显示、数据预处理、模型构建、正演模拟、数据反演、工程出图等功能。数值模拟和野外实测数据处理效果表明,SOTEMsoft功能完备,数据处理精度和效率较高,满足野外实际生产需求。     

多种电磁法在地热资源勘查中的应用

在地热调查中,电磁法以探测深度大、不受高阻层屏蔽影响、可以有效圈定地下水分布范围而被广泛使用。为充分利用天然资源和保护自然环境,查明生态区的地热资源,本文采用大地电磁、瞬变电磁和大地电场探测三种方法对生态区地下水分布情况进行了勘查,相继查明了地层岩性变化、构造空间等分布情况,三种方法相互印证。圈出多层段的有效储热层,在预定位置进行钻孔验证后,获得了低温热水,取得了良好的地质效果,表明物探方法合理搭配、综合使用能够有效提高效率和准确率,也为类似地区寻找地热水提供了可借鉴的案例。     

频率域可控源电磁法多源数据联合反演

在传统的地面频率域可控源电磁法(FCSEM)勘探中,通常针对单一发射源装置下的观测数据进行反演计算。因此,探索地面频率域可控源电磁法的多源联合反演方法很有必要。首先,利用一维自适应正则化反演(ARIA)算法实现了多源数据的联合反演; 然后,基于三层模型分析了不同源组合和不同数量源组合对联合反演效果的影响; 最后,评估了该联合反演方法应用于复杂模型的效果。结果表明:相较于单源反演,多源联合反演可以明显提高反演结果的精度,使获得的地电参数更加接近真实值; 随着参与反演源数量的增加,反演效果会得到进一步的改善; 在不同源组合方式中,除了赤道向源组合对高阻目标体不敏感外,其他形式的源组合都可以实现对高、低阻目标体的灵敏反映。上述研究可为建立合理的多源频率域可控源电磁法观测技术和实际数据处理提供指导。