地下瞬变电磁法全区视电阻率二分搜索算法

全空间全区视电阻率的求解方法是地下瞬变电磁理论研究的重要组成部分,为探讨二分搜索算法在井下资料处理中的适用性和精确性,将地面瞬变电磁法二分搜索算法引入至地下,并采用理论数据和实测数据进行对比分析。结果发现,全空间感应电动势随着电阻率增大具有单调递减规律,满足采用二分法求解的前提条件;全区视电阻率二分搜索算法具有较高的精确性,与全空间电阻率的最大误差仅为0.032%,且计算过程稳定、快速,单测点计算仅需十几秒钟便可获得唯一解。研究成果将为地下瞬变电磁法资料解释提供更多参考。     

基于全区视电阻率的中心回线瞬变电磁快速成像研究

基于中心回线瞬变电磁正演理论和全区视电阻率定义,通过数值计算的方法求取了全区视电阻率.为避开感应电动势求解早晚期视电阻率的跳跃性,采用瞬变电磁场求解全区视电阻率得到精度较高且连续的全区视电阻率.快速成像采用烟圈反演和快速一阶与二阶近似成像两种反演方法,进一步对比分析了这两种方法各自的优缺点,尤其二阶近似成像能很好地反映...     

均匀半空间长偏移距TEM法全区视电阻率的数值计算方法

为了准确获得长偏移距瞬变电磁法的全区视电阻率,对感应电动势曲线的特征进行了研究。计算了从100秒到0．001秒时间范围内,感应电动势随电阻率变化的变化的情况。计算结果表明,在感应电动势随电阻率的增大而不具有明显下降的特性。据此,本文设计出了计算全区视电阻率的一种算法：二分搜索算法。该算法对电阻率的可能范围不断进行二等分空间,直到找到一个电阻率,其对应感应电动势与实际观测的电动势吻合。算法直接从感应电动势数据二不是垂直磁场直接计算视电阻率资料。理论数据的计算证明了该算法非常精确,计算的相对误差在0．1％内。     

任意形状水平电性源瞬变电磁全区视电阻率计算

传统电性源瞬变电磁法的资料解释多采用反函数迭代法计算长直导线源的全区视电阻率,该方法计算效率低,适用性有限。考虑到野外实际工作中水平接地导线源形状可能发生变化,给出了一种适应于复杂电性源发射的全区视电阻率定义方法。首先,利用电偶极子叠加原理得到了任意形状水平电性源瞬变电磁场的表达式; 接着,研究了均匀半空间下磁场强度及其时间导数的平移特性,通过理论公式推导给出了基于两种方式定义的全区视电阻率计算方法,该方法无需迭代,计算精度高、速度快; 最后,通过设计几种不同的地电模型,验证了用该方法求取全区视电阻率的可行性及有效性。结果表明:全区视电阻率能够很好地反映目标体的地电断面信息,对于低阻异常体的分辨能力要明显优于高阻异常体; 相比于磁场强度,用磁场强度时间导数定义的全区视电阻率有更大的异常幅值,且更接近地层的真实电阻率; 另外,全区视电阻率只与地层的电性结构特征有关,与装置的收发距无关。在对陕西省渭南市华州区华阳乡的实测数据处理中,将观测的二次感应电压转换成磁场强度时间导数,再运用平移算法求取全区视电阻率,取得了较好的应用效果。     

瞬变电磁视电阻率对分预估计数值计算方法

提出了一种快速的计算全程视电阻率的方法-对分预估计法,避开了接收机用早、晚期渐近式计算视电阻率不精确的情况,更好地判断地下异常,指导探测工作。结合实际发射机关断延时小的特点,讨论了理想场源激励下的磁场、感应电压与电阻率的对应关系,构造求解瞬变常数u的函数。计算时,把瞬变过程分为早期、晚期两个阶段,确定最佳搜索区间,解决了牛顿法等初始值选取的问题。本文方法与其它数值计算方法做仿真对比,结果表明,对分预估计法稳定可靠并能快速的迭代到精确的视电阻率值。     

CSAMT全区视电阻率的定义

为了能够更好地利用过渡区的数据,寻求一种新的全区电阻率定义方法,在CSAMT的基本理论上,通过迭代求解方式计算求解得到全区视电阻率定义公式。使用CSAMT1D程序进行了不同层状模型水平电偶源激发的电磁场的计算,模型成图,分析,以此为基础计算Ex和Ex/Hy全区视电阻率。分析和比较6种模型改变不同参数得出的卡尼亚视电阻率和全区视电阻率对比,分析了不同参数下迭代效果,得出全区视电阻率能够充分利用过渡带数据和近场数据,具有更好的分层特性和实际应用价值。     

基于聚类算法的钻孔瞬变电磁视电阻率立体成像方法

煤矿井下地球物理水害超前探测要求探测点20 m范围内不得有积水和金属物体,传统电磁法超前探测技术已不能满足要求,钻孔瞬变电磁法通过将收发装置送入掘进工作面前方的钻孔中进行探测,既远离了巷道中的各种干扰,又提高了隐蔽致灾水体的探测精度。为解决该方法对钻孔径向异常体的准确定位解释难题,通过三维正演总结了其水平分量异常响应特征,提出了异常体象限确定准则,研究了根据水平分量幅值和异常象限综合求取异常体工具面角的计算方法。将由垂直分量计算得到的每一个视电阻率视为独立异常体,基于K-means聚类算法对相应的水平分量异常曲线特征值进行二分类,实现了全数据集的视电阻率象限自动划分,结合异常工具面角算法研究得出钻孔瞬变电磁视电阻率立体成像方法。最后计算了三维数值模型的立体成像结果,对钻孔径向的小规模低阻异常体取得了良好效果。结果表明:基于K-means聚类算法的钻孔瞬变电磁视电阻率立体成像方法是地球物理与机器学习的有机结合,该方法能够为井下掘进工作面隐伏水害超前探测精细解释提供技术支撑。     

瞬变电磁法小线圈装置过渡过程影响研究

接收线圈分布参数对早期瞬变电磁信号影响严重,导致信号的有效采样时间起始点后延,丢失浅层探测信息。本文比较了过渡过程影响下的视电阻率误差,并描绘视电阻率误差随接收装置半径变化曲线。结果表明,在相同有效接收面积的前提下,选择不同半径的接收装置对视电阻率计算会带来不同程度的影响,解决工程实际中接收线圈最佳半径设计问题。     

地下全空间瞬变电磁响应的研究

为了研究地下全空间感应涡流的传播规律以及瞬变响应与围岩电阻率和时间的函数关系,采用数值模拟的方法计算了地下全空间响应。将相同时间9种围岩的响应曲线进行拟和,得到了响应与围岩电阻率的关系;在晚期条件下,将围岩响应随时间变化的曲线进行拟和,得到了响应与时间的关系;通过比较全空间与半空间响应的幅值大小,得到二者的比值关系。结果表明：全空间下涡流环极大值半径小于半空间下涡流环极大值在地面的投影半径;全空间瞬变电磁响应按围岩电阻率的1．5次幂进行衰减;按时间的2．5次幂进行衰减;全空间响应幅值为半空间响应幅值的1．93倍。     

瞬变电磁法在探测煤矿采空积水区中的应用

探测煤矿采空积水区通常较难,但可以充分利用瞬变电磁法对低阻地质体反应灵敏和分辨率高的特点,通过精细处理和分析研究,从而有效地探测采空积水区。本文介绍了瞬变电磁法的基本原理,阐述了瞬变电磁法在探测煤矿采空区中的应用,根据工作区域特有的物性地质条件,结合视电阻率断面图,分析视电阻率断面图,探测出煤矿采空区以及积水区的位置及范围。     

Calculation of all-time apparent resistivity of large loop transient electromagnetic method with very fast simulated annealing

In large loop transient electromagnetic method(TEM),the late time apparent resistivity formula cannot truly reflect the geoelectric model,thus it needs to define the all-time apparent resistivity with the position information of measuring point.Utilizing very fast simulated annealing(VFSA) to fit the theoretical electromagnetic force(EMF) and measured EMF could obtain the all-time apparent resistivity of the measuring points in rectangular transmitting loop.The selective cope of initial model of VFSA could ...     

Time-depth conversion of transient electromagnetic method used in coal mines

Accuracy of time-depth conversion in data processing of transient electromagnetic prospecting always affects the accurate positioning of water bodies in coal mines. In order to improve the accuracy of time-depth conversion, we established a mathematical model of time-depth conversion for a transient electromagnetic method based on the theory of "double smoke ring effect"of full space transient electromagnetic field transmission. Using a 3-layer as well as a 4-layer geo-electric model for roadway floors,we performed the time-depth conversion of theoretical curves of apparent resistance varying over time. In these curves, the depth corresponding to extreme value points is nearly the same as the depth of a geo-electric model. The position of water body determined by our time-depth conversion method agrees well with the result of borehole drilling, indicating that the established time-depth conversion model can clearly improve the accuracy of spatial positioning of water bodies in coal mines.     

瞬变电磁法探测煤炭地下气化燃空区扩展的试验研究

煤炭地下气化技术抛弃了全部庞大的、笨重的采煤设备与地面气化设备,并将传统的地面气化转化为地下有控制的气化新技术,具有安全性好、投资少、效率高、污染小、效益高等优点。在地下气化过程中,由于燃空区空间不断扩大影响炉内温度,同时引起燃控区上方煤岩层的过量移动和地表沉陷。如何监测气化过程中燃空区塌落空间的变化,对控制气化过程反应、炉内温度的稳定、燃空区上覆岩层塌落及地表沉陷起着至关重要的作用。本文提出采用瞬变电磁法(TEM)对急倾斜煤层中煤炭地下气化燃空区进行探测。现场试验研究表明,该方法能够较好地探测燃空区扩展范围。     

瞬变电磁法探测煤炭地下气化燃空区扩展的试验研究

煤炭地下气化技术抛弃了全部庞大的、笨重的采煤设备与地面气化设备,并将传统的地面气化转化为地下有控制的气化新技术,具有安全性好、投资少、效率高、污染小、效益高等优点。在地下气化过程中,由于燃空区空间不断扩大影响炉内温度,同时引起燃控区上方煤岩层的过量移动和地表沉陷。如何监测气化过程中燃空区塌落空间的变化,对控制气化过程反应、炉内温度的稳定、燃空区上覆岩层塌落及地表沉陷起着至关重要的作用。本文提出采用瞬变电磁法（TEM）对急倾斜煤层中煤炭地下气化燃空区进行探测。现场试验研究表明,该方法能够较好地探测燃空区扩展范围。     

瞬态电磁场问题求解的精细积分方法

求解瞬态电磁场问题的涡流方程，在空间域对涡流方程进行有限元离散，在时间域直接采用精细积分方法求解，对边界条件进行了处理．数值算例显示了精细积分方法的高精度．     

Control of combustion area using electrical resistivity method for underground coal gasification

Underground coal gasification (UCG) is one of the clean technologies to collect heat energy and gases (hydrogen, methane, etc.) in an underground coal seam. It is necessary to further developing environmentally friendly UCG system construction. One of the most important UCG’s problems is underground control of combustion area for efficient gas production, estimation of subsidence and gas leakage to the surface. For this objective, laboratory experiments were conducted according to the UCG model to identify the process of combustion cavity development by monitoring the electrical resistivity activity on the coal samples to setup fundamental data for the technology engineering to evaluate combustion area. While burning coal specimens, that had been sampled from various coal deposits, electrical resistivity was monitored. Symmetric four electrodes system (ABMN) of direct and low-frequency current electric resistance method was used for laboratory resistivity measurement of rock samples. Made research and the results suggest that front-end of electro conductivity activity during heating and combusting of coal specimen depended on heating temperature. Combusting coal electro conductivity has complicated multistage type of change. Electrical resistivity method is expected to be a useful geophysical tool to for evaluation of combustion volume and its migration in the coal seam.     

Fine analysis on advanced detection of transient electromagnetic method

Fault fracture zones and water-bearing bodies in front of the driving head are the main disasters in mine laneways, thus it is important to perform their advanced detection and prediction in advance in order to provide reliable technical support for the excavation. Based on the electromagnetic induction theory, we analyzed the characteristics of primary and secondary fields with a positive and negative wave form of current, proposed the fine processing of the advanced detection with variation rate of apparent resistivity and introduced in detail the computational formulae and procedures. The result of physical simulation experiments illustrate that the tectonic interface of modules can be judged by first-order rate of apparent resistivity with a boundary error of 5%, and the position of water body determined by the fine analysis method agrees well with the result of borehole drilling. This shows that in terms of distinguishing structure and aqueous anomalies, the first-order rate of apparent resistivity is more sensitive than the second-order rate of apparent resistivity. However, some remaining problems are suggested for future solutions.     

Two types of changes in apparent resistivity in earthquake prediction

Two types of changes in apparent resistivity (AR) have been linked to earthquake occurrences. This paper studies the changes and their causes, in detail with the ultimate purpose of developing and assessing a method of earthquake (EQ) prediction. The AR changes of the first type (CFT) are considered to be precursors related to earthquakes (EQs); these appear mostly in the medium-term period before EQs and in the short-term period preceding EQs. The changes of the second type (CST) are characterized by a tur...     

旋转PE算法在目标电磁散射分析中的应用

对抛物线方程算法的基本原理进行了详细论述,并将其运用到二维导体目标的电磁散射特性分析中.通过对传统波动方程的分解和伪微分算子的近似展开,获得了标准抛物线方程.并提出了旋转抛物线方程算法,实现了目标任意角度雷达散射截面的快速计算.该算法的优势在于将传统的波动方程进行了降维处理,节约了计算机资源.数值结果表明:标准抛物线方程算法在计算目标雷达散射截面时具有较高精度,且计算速度大大提高.     

井下瞬变电磁法在底板富水异常区探测中的应用

介绍了井下瞬变电磁法探测底板富水异常区的原理和视电阻率计算方法及常用回线装置,根据现场地质水文资料,并结合实际巷道工作面操作环境,应用PROTEM EM-47HP系统,采用偶极回线装置,对豫西某矿12031工作面底板进行富水异常区探测,表明了该系统对低阻异常体敏感、定向性好、精度高的特点.利用BETEM后处理软件分析数据,经时间-深度转换,正-反演处理得到底板地层视电阻率断面图,初步确定了存在突水危险的富水异常区域,为下一步钻孔查证提供了依据.