矿井瞬变电磁全区视电阻率差值补偿算法

基于全空间瞬变电磁理论,研究了不同发射线圈尺寸、不同采样时刻对电阻率求解唯一性的影响。然后将晚期视电阻率值作为求解初值,计算对应的归一化感应电动势,并计算其与实测值的差值,运用此差值对归一化感应电动势计算值进行补偿,提出全区视电阻率差值补偿算法。最后通过1、10、100Ωm电阻率理论模型计算,验证该算法在较少的迭代次数下可较大提高计算精度;实测资料处理结果表明,与半空间晚期计算方法相比,该算法具有较好的应用效果。     

矿井瞬变电磁全区视电阻率差值补偿算法

基于全空间瞬变电磁理论,研究了不同发射线圈尺寸、不同采样时刻对电阻率求解唯一性的影响。然后将晚期视电阻率值作为求解初值,计算对应的归一化感应电动势,并计算其与实测值的差值,运用此差值对归一化感应电动势计算值进行补偿,提出全区视电阻率差值补偿算法。最后通过1、10、100Ωm电阻率理论模型计算,验证该算法在较少的迭代次数下可较大提高计算精度;实测资料处理结果表明,与半空间晚期计算方法相比,该算法具有较好的应用效果。     

矿井瞬变电磁矩形回线源瞬变电磁响应研究

为研究均匀全空间介质中任意点（除发射框边）处矩形回线源瞬变电磁响应,从全空间磁偶极子的切向电场和水平圆形回线发射框中心磁场出发,采用互易原理和积分法推导了全空间任意点处的瞬变响应。通过对全空间瞬变场磁场Bz及其时间导数?Bz/?t的核函数Y(ω)和Y’(ω)特征的研究,将全程瞬变响应分为早期、中期和晚期。Y(ω)的早期和晚期阶段,其内层误差函数采用渐近展开式,外层积分采用直接多项式积分;中期阶段,内层误差函数采用有理契比雪夫展开式,外层积分采用龙贝格积分。Y’(ω)的晚期和非对角区域的早期采用误差函数渐近展开式;Y’(ω)的中期和对角区域的早期采用龙贝格积分。采用理论模型计算验证了公式的精度。结果表明,该算法求取的数值解,其Bz核函数Y(ω)的相对误差可以控制在1×10-6%以内;而?Bz/?t的核函数Y’(ω)的相对误差可以控制在1×10-4%以内。早期阶段,Bz和?Bz/?t在发射框内部的极值中心沿着与短边呈45°夹角方向向发射框内部移动,并且短边处的两个极值中心先行合并,然后再沿长边方向合并;?Bz/?t极值向发射框内部和发射框外部移动的速度大于Bz相应的移动速度。     

钻孔瞬变电磁法扫描探测磁芯线圈激励电磁场响应特征

瞬变电磁测井一般采用超小线圈作为发射装置，由于激励产生的瞬变电磁场强度较低，仅能进行钻孔孔壁岩层探测，无法实现钻孔外围径向远距离探测及地质异常体精确定位。基于全空间瞬变电磁场相关理论，提出钻孔瞬变电磁法(BTEM)扫描探测方法，利用磁芯线圈激励电磁场，增强发射磁矩，提高钻孔瞬变电磁法的径向探测距离。同时，通过灵活调整线圈方向，对钻孔孔壁进行360°扫描，实现钻孔径向方向全方位探测，提高钻孔瞬变电磁法对含水地质体的空间分辨率和定位精度。建立钻孔全空间三维地质-地球物理模型，提出优化的网格剖分策略，采用特殊网格结构对钻孔中磁芯线圈进行网格加密及规范化，提高数值模拟精度。采用有限单元法分别计算均匀介质条件下钻孔瞬变电磁法磁芯激励电磁场响应以及含有低阻地质异常体时钻孔瞬变电磁法不同装置探测的瞬变电磁场响应，分析了共面偶极装置及共轴偶极装置以及不同几何参数对应的瞬变电磁场响应特征，采用全空间全区视电阻率计算及时深转换算法进行全空间电阻率成像。研究表明，在钻孔瞬变电磁法超小线圈中加入磁芯可以显著增强电磁场强度，并且增强的幅度与磁芯的直径和长度成正比，相比较而言，增大磁芯长度对电磁场响应的增强作用更...     

掘进面瞬变电磁探测采空区及三维成像技术研究

为优化掘进工作面前方采空区的全空间瞬变电磁法探测技术,针对晋城矿区不含水、含水采空区条件分别展开二维视电阻率断面图成像分析研究,并对推断结果进行了钻探验证;在此基础上,将采空区进行三维立体精细化成像,根据视电阻率层位切片图及三维等值面图推演采空区的赋存状况;同时,结合实际条件利用裂缝带高度经验公式对三维成像推论加以计算验证。结果表明:全空间瞬变电磁能较为及时准确地对前方有效探测深度内存在的采空区做出响应;三维成像技术能有效结合常规二维成像分析,更直观立体地反映采空区及覆岩破坏情况,指导钻探验证工作的进行;同时,三维成像技术也为裂缝带高度的研究提供了新的直观方式。     

基于电性标志层识别的瞬变电磁精准处理技术

地面瞬变电磁资料解释精度的进一步提高一直是该方法研究的重点内容。以瞬变电磁烟圈效应扩散理论为依据,通过双倍旅程和平均速度概念建立了时深转换方法,以克服瞬变电磁采用简单经验公式计算实测数据时可能出现的深度翻转问题;以三维地震成果数据获取的9号煤层深度作为电性标志层校正标准,采用视电阻率微分极值点识别该电性标志层,通过比值法计算相应瞬变电磁测点的深度校正系数K值,然后采用内插方法得到测区任意点K值,以校正瞬变电磁在计算探测深度时出现的偏差。通过堡子矿钻孔ZKB1-1和ZK201电阻率测井资料分别建立了正演理论模型,计算了瞬变电磁响应,并和钻孔旁瞬变电磁实测数据的视电阻率微分极值对比,结果表明,两者基本一致,能够准确识别电性分界面。以矿区256线和344测线为例说明了电性标志层识别效果,计算了堡子矿全区深度校正系数,对该区资料进行了精细处理,圈定了工作区奥灰顶低阻异常区,以视电阻率为基本参数,分析评价了该区的地层赋水性强弱。根据奥灰顶视电阻率平面图以及地表径流,结合断层构造的分布特征,确定了导水通道存在及位置。最后通过钻孔验证表明:该方法处理探测深度精度误差小于5%,达到了对地面瞬变电磁资料的精细解释。     

矿井瞬变电磁法在采空区超前预报中的应用

为了准确有效地预测预报掘进迎头前方采空区,提出采用二分法对矿井瞬变电磁法进行全区视电阻率的提取,该计算方式很好地解决了视电阻率晚期计算方式在早期段的畸变对数据处理造成的影响,应用实例表明全区视电阻率计算方法在资料处理和解释中要优于晚期计算方法,可将其推广至以后的实际应用中。     

工作面顶板富水区的矿井瞬变电磁法探测

介绍了矿井瞬变电磁法的工作原理、布置方法和技术特点,给出了全空间条件下晚期视电阻率表达式。结合实例,探讨了资料解释方法。研究表明,矿井瞬变电磁法能有效查明煤层顶板水害体的发育位置,为井下布置探放水钻孔提供依据。     

瞬变电磁水平分量视电阻率定义

为了将瞬变电磁水平分量转化成电阻率参数,实现瞬变电磁水平分量视电阻率定义,对不同偏移距下大定源回线瞬变电磁场水平分量响应进行了数值计算和分析,得出水平分量具有与中心点垂直分量相似的函数形态和函数性质,据此,水平分量可以用与中心点垂直分量类似的多项式进行拟合,从而得到多项式形式的感应电动势表达式。根据瞬变电磁晚期近似条件,用水平分量的拟合多项式,定义相应的晚期视电阻率表达式,从而实现水平分量响应到地下介质电阻率参数的转化。通过对模型的计算可知,上述方法可行,结果正确;通过对实测数据的解释可知,水平分量不仅具有纵向分辨力,也具有较好的横向分辨率。     

深部采场突水构造矿井瞬变电磁法探查理论及应用

在分析深部采场水文地质特征基础上，采用矿井瞬变电磁探查技术查明深部采场突水构造位置.根据井下巷道的实际应用条件，将瞬变电磁技术应用到井下巷道内进行探测，开发了采用非接触式、多匝数和小回线（边长2 m左右）井下测量装置; 根据瞬变电磁场“烟圈效应”理论，推导出全空间瞬变电磁视电阻率计算公式和由视电阻率-时间曲线计算视电阻率-深度曲线的数学模型，对矿井瞬变电磁探查技术进行了研究;研究出应用于井下探测巷道周围空间不同位置、不同形态突水构造瞬变电磁探测装置、探查技术及资料处理和解释方法.采用矿井瞬变电磁法在多个矿井探测深部采场突水构造进行了实际应用，通过井下注浆或疏放降压钻孔验证，该方法探查深部采场突水构造位置是非常有效的矿井地球物理方法之一.     

瞬变电磁法在响水河地区找矿中的应用

通过开展瞬变电磁测量及相应的数据处理，建立了黑龙江响水河地区-350~-600 m视电阻率与不同岩性的对应关系，根据该地区岩性视电阻率的差异，划分了4个构造断裂带。根据围岩和矿石视电阻率差异大于两个数量级的关系，判断出矿石分布的空间位置，结合深钻孔实际验证，见矿率达到了75%，大大提高了矿山资源勘探效率。瞬变     

基于瞬变电磁法的煤矿采空区地质勘察研究

近年来我国经济快速发展，各种矿石资源需求逐渐增大，大量矿石的开采，形成大量的采空区。采空区造成生态环境的破坏、地面出现裂缝和塌陷，给生活和生产带来严重的安全隐患。采用瞬变电磁法对煤矿采空区地质勘察进行了研究。分析了瞬变电磁法工作原理和瞬变电磁设备主要功能和参数，然后，以某研究区为例，采用Grapher软件对原始数据进行了处理，采用Surfer软件对电阻率进行定量和定性分析，根据中心回线和重叠回线电阻率断面上的异常区域，对采空区的位置和充水断层的位置进行了推测。     

基于改进粒子群算法的阵列侧向测井快速反演

电阻率是评价储层含烃饱和度的重要物理参数,电阻率参数的精确度对测井储层参数评价及油气资源勘探开发方案有重要影响。在电法测井中,由于视电阻率影响复杂,如围岩—层厚、井斜、泥浆侵入、井眼、仪器分辨率等因素都会使测量的电阻率值产生较大的误差,测量资料准确度不够高,因而对测量的视电阻率数值进行校正很有必要。通过对电阻率资料反演的方法来进行视电阻率的校正,合适的反演算法一般都是要满足反演效率和精度的诉求。由于反演过程中伴随着大量的正演计算,所以实时反演对反演算法收敛速度及正演计算效率要求较高。提出了一种高速有效的实时反演算法——自适应混沌粒子群反演算法,与基本粒子群算法、马奎特算法相比,该算法在寻优成功率、收敛速度、抗噪性等方面具备一定优势。在反演的过程中,将严格的正演计算用预先制作的阵列侧向测井伪几何因子表格进行替代,采用线性插值法直接调用,在保证计算精度的前提下进一步提高了反演速度。构建三参数反演模型,将反演结果与基于渗流—对流扩散二场耦合的动态泥浆侵入模拟结果进行对比,证明了快速反演算法的适用性及准确性,可用于井场阵列侧向测井资料的实时反演处理。     

矿井带式输送机胶带表面异物视频检测系统设计研究

由于煤矿输送带视觉场景噪声高、地下环境复杂，输送带图像的异物识别效率较高。针对煤矿带式输送机存在异物造成输送机损坏的问题，提出了基于SSD技术的带式输送机表面异物视频检测方法。采用深度可分卷积方法减少SSD算法中的参数数量和提高速度；采用GIOU函数计算式代替原始SSD中的位置损失函数，以提高检测精度；对特征映射的提取位置和识别框的比例进行优化，以提高检测精度。实验结果表明，改进算法优于原SSD算法，平均准确率从 87.1% 提高到90.2%，检测帧率从32帧提高到41帧。     

基于随机共振的瞬变电磁全区视电阻率反演方法

通过深入研究均匀半空间瞬变电磁法解析式迭代法的特点,总结出“龙格”多解和系统受噪声污染产生的多解在物理表现形式上是统一的,因此引入随机共振算法来消除“龙格”多解现象。试验结果表明,此反演方法有效地解决了TEM全区视电阻率迭代算法反演时的多解现象,并且具有较高的反演精度。     

瞬变电磁技术在巷道顶板注浆检测中的应用

通过注浆前后两次探测结果的对比,综合分析前后两次探测的视电阻率值分布规律,判断注浆效果是否满足预期。注浆前,视电阻率值在探测结果图中低阻明显,范围较大,而注浆满足回采要求之后,视电阻率值相对较高,且分布较为均匀,无明显低阻异常,从而排除隐患。此外,若将瞬变电磁资料与钻孔资料相结合,可取的更加准确的结果,有助于矿井瞬变电磁的发展。     

矿井顶板突水模型试验多场信息的归一化处理方法

为了消除量纲和取值范围的差异,基于线性函数转换的归一化算法,将矿井突水模型试验中采集的位移、渗透压力、应力和视电阻率等多物理场信息映射到0~1范围内进行处理,在同一坐标系下绘制出多物理场信息归一化曲线,并与原始数据曲线进行对比,分析突水过程中各物理量的变化趋势及其相互关系。发现渗透压力、视电阻率和应力信息是较为理想的突水预报信息源,渗透压力在突水前很长时间就出现异常波动,视电阻率和应力在突水发生前会突然增大,且视电阻率的变化早于应力的变化。     

矿井瞬变电磁法低阻体的全空间响应影响研究

基于矿井瞬变电磁法全空间效应会增加低阻体空间定位的难度,易误判地质异常发育的位置,为提高解释精度,准确得出地质异常发育的位置,基于电磁场扩散理论,建立井下瞬变电磁场正演模型,采用9点扇形探测法,研究了矿井低阻体对电磁场全空间分布的影响规律,提出了全空间地质体校正系数,并在祁东煤矿进行了试验。结果表明：当顶底板均有低阻体时最大感应电位的数量级达107,比底板单有低阻体时高1个数量级,此时单支曲线尾支衰减更平缓,可得到校正系数0.2～0.6;底板探测低阻区域视电阻率为10Ω.m,经校正后升至25Ω.m,呈高阻反映,钻孔验证无水,证明该区域不存在低阻异常发育。