聚焦电流法隧道超前探测模型实验

提出了聚焦电流法进行隧道超前预报。采用两种电极布置方式——只用屏蔽电极探测的An供电装置和在屏蔽电极中间再加一电极同时供电的An-A0供电装置。土槽模拟实验结果表明：当掌子面不断接近异常体时,观测电位逐渐下降,可利用下降点和拐点进行预报;注意区和警示区的形态如手电光,表示本方法具有聚焦探测效果。超前探测的距离与电极距和异常体大小有关,电极距越大,异常体越大,异常体越早被探测到;An-A0供电装置比An供电装置效果好。     

深部矿井电阻率法超前探测多极偏移处理与应用

结合拟地震数据处理思想,提出多极叠加观测方式下多极三维偏移处理技术,利用多道电阻率测深数据进行拟地震记录分析,通过划分网格单元在等位球面进行电阻率值叠加,实现异常电阻率值的空间归位。实际应用表明该处理技术可以从巷道后方观测数据体中充分提取工作面前方地质体的电阻率分布特征,超前预测预报效果显著。     

基于放射状网格剖分的井中激电三维有限元数值模拟

为研究井中激电观测井旁异常体所引起的激电异常特征,采用基于柱坐标下的放射状网格剖分方式,通过异常电位法对井中激电观测进行了有限元数值模拟,分析了不同形态异常体在井中观测时的激电异常特征,探讨了异常体空间位置及钻孔环境变化对激电观测的影响规律。结果表明: 数值计算的激电异常形态与实际模型具有很好的对应性,满足异常分析的要求; 异常体空间位置的变化会对激电观测产生明显的影响,其中异常体井旁距离的大小决定了观测的效果; 钻孔环境会对井的浅部及末端的观测数据带来影响,在实际的生产实践中应加以考虑。     

聚焦电流法超前预报的有限元模拟

文章用屏蔽电极控制电流方向,提出了2种电极布置方式,推出2种电极布置方式中三维电源场的基本方程、边值条件,用有限单元法对异常体位于坑道中间时的聚焦电流法超前探测进行三维正演模拟,根据建立的模型观测当异常体在坑道中间时随着掌子面不断靠近异常体归一化电位的变化曲线,分析设计的聚焦电流超前探测电极布置方式的可行性。     

隐伏导水陷落柱快速判识与超前探查治理技术

根据唐家会出水点的水量、水位、水温、水化学场一致性的原理,判别出61101掘进工作面突水水源为深部强富水奥灰水,通道为隐伏导水陷落柱(定性)。为此,封堵了出水巷道、防止出水水量由渐变到灾变扩展(预防);利用槽波地震和音频电透视、钻探等综合探查确定了隐伏导水陷落柱的位置、范围与空间形态(定位);采用计算机仿真技术确定在其中深部实施"底部封堵、上部充填"治理方案,构建了"阻止采动裂隙向下扩展与奥灰水向上渗流的隔水层段"充填加固技术方案(超前治理),避免重大恶性突水事故的发生,取得了"绿色快省高效"的定性、预防、定位、超前探查治理隐伏导水陷落柱的新模式。     

MT勘探对复杂区隐伏构造的识别

MT勘探技术特点主要表现为勘探深度大、对高电阻率高速地层穿透能力强、对地层可进行纵向电性分层,适于追踪推覆体下盘沉积层的分布及隐伏构造异常的分布研究。自该方法引入油气勘探以来,在配合地震研究盆山接触关系、发现山前隐伏构造异常等方面发挥了独特作用,已引起油气勘探工作者的关注。结合模型模拟分析和MT方法在山前复杂区的实际应用,展示了MT方法在发现深部构造异常方面的作用,指出在复杂区油气勘探中,MT方法可作为地震勘探的有效补充并发挥重要作用。     

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。     

可控源音频大地电磁法在凡口铅锌矿中的应用

凡口矿接替资源勘查项目重点在于矿区深部和外围隐伏矿体的勘探,可控源音频大地电磁法（CSAMT）的应用是矿山多种地球物理方法研究中的一种。由于矿区存在严重的人文干扰因素,音频大地电磁法（AMT）对于较深部的地质特征不容易分辨出来,CSAMT较好地解决了这个问题。在无有效的地质剖面的前提下,通过使用GDP--32U在测区成矿靶区布置的4条CSAMT实验剖面,进行物探异常的定性分类解释和地质推断来设计钻孔。截止目前13个钻孔的勘探结果,90％的钻孔均有不同厚度（1～14）m的铅锌铜矿体,初见效果,拓展了矿区深部勘查手段的思路。     

长电极直流电法滑坡监测有限元数值模拟

为探讨长电极直流电法监测滑坡灾害演变的可行性,采用非结构多重网格有限元方法模拟滑坡灾害孕育过程中长电极源和点电源两种模式的电位变化分布特征,在激发相同电压和电流的条件下,长电极源能够将更多电流传至滑坡薄弱面及其深部地层,具有较大的电势和显著的异常特征。此外,随着滑坡带薄弱面电阻率降低,长电极源使沿地表和垂直测线的电位势能增加,而点电源使沿地表和垂直测线的电位势能减小,点电源在地面观测条件下对滑坡低阻深度信息有较明显的异常反映,长电极源在垂直测线观测条件下对滑坡低阻深度信息有较明显的异常反映,有利于推断低阻薄弱带的空间位置。综合长电极源和点电源两种观测方法,能够对滑坡孕育过程及薄弱面位置进行有效监测。     

阵列式多路同步瞬变电磁定向探测模式研究

基于阵列式分布的多路接收线圈系对靶区同步定向探测是一种新的探测模式,采用与目标体一定距离的单个线圈为发射源,多个接收线圈系垂直布设在源线圈与目标体之间的布设方式;以多路信号通过导线同步连接至瞬变电磁发射机,在同一时刻采集不同空间位置的目标体异常场。相比于传统瞬变电磁法的单道接收,多路线圈系所测量的感应信号具有矢量特性。发射线框周围和后方干扰源的响应信号以及接收线圈系间的互感信号呈现向前衰减规律,前方目标体的异常响应信号表现为增强的变化规律,根据有规律向前增强信号的幅度和变化特征对前方有无低阻体进行判定。算例结果表明,阵列式多路同步瞬变电磁定向探测技术,在解决隧道中存在的目标体方位定向困难及异常识别不准确等问题具有优势,可为超前预报的研究工作提供指导意见。