钻孔瞬变电磁拟地震反演方法在露天煤矿采空区精细探测中的应用

露天开采煤矿地下存在大量小煤窑采空区,严重威胁煤矿生产安全和人员生命安全。受露天煤矿地表工作环境影响,常规物探手段探测采空区精度较差,而钻孔瞬变电磁探测是一种精度较高的探测方法,属于一种动源动接收的工作方法。为提高资料处理精度,应用滑动时窗波场反变换算法对数据进行高精度波场转换,采用共轭梯度法研究了针对瞬变电磁虚拟波场数据的拟声波介质全波形反演算法,实现了钻孔瞬变电磁数据的拟地震反演,计算了三维数值模型数据的反演结果,并对钻孔径向的小规模低阻异常体取得了良好的成像效果。结合山西朔州地区某露天煤矿的工程实践,对该方法精细探测积水采空巷道形态、性质和规模的实用性和有效性进行了检验。结果表明:钻孔瞬变电磁探测方法是矿井物探与钻探的有机结合与相互补充,拟地震反演方法能够有效应用于露天煤矿采空区的精细解释。     

瞬变电磁三维成像技术在地质预报中的应用

传统的瞬变电磁隧道超前地质预报解释成果图一般为视电阻率断面二维等值线图,但三维成像相比于二维成像要显得更加直观,信息量更加丰富,解释更加全面,可以提高瞬变电磁超前地质预报解释精度.因此,拟采用三维曲面延拓方法对瞬变电磁三维成像技术及其在隧道超前地质预报中的应用情况做一些探讨性研究.首先,从原理上阐述了三维曲面延拓成像方法,然后通过实例分析三维延拓成像的超前地质预报中的技术特点及其应用效果分析.最后,总结出相应的结论和规律,以此来指导瞬变电磁在隧道内的超前地质预报工作,不断提高瞬变电磁探测的精度及准确度.     

瞬变电磁法在探测煤矿采空区中的应用

瞬变电磁法是目前工程勘察中应用较广的物探工作方法之一。该方法观测纯二次场,故分辨率高,可分辨出地下规模较小的不均匀体,尤其对低阻地质体反应灵敏。采空区地层有其独特的地电特征,可以利用瞬变电磁法进行探测。笔者将瞬变电磁法用于新汶某煤矿边界老窑采空区探测及河北某城镇采空区圈定,均取得良好的效果。     

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。     

瞬变电磁测深法在煤矿工程勘察中的应用

瞬变电磁法是目前工程勘察中应用较广的物探工作方法。尤其大回线源瞬变电磁法,由于发,收位于同一点,在近场测量,不存在体积效应,故分辩率高,特别是在横向分辨率更高,可分辨出地下规模较小的不均匀体。笔者将瞬变电磁法用于甘肃华亭煤矿保安煤柱探测及宁夏灵开矿区圈定老窑采空区,资料清晰地反映出采空区的分布范围和保安煤柱的位置。     

瞬变电磁成像技术在采空区积水探测中的应用

针对煤矿生产和建设中的水害探测问题,采用瞬变电磁法同一回线装置对山西某煤矿煤层采空区积水分布范围进行了探测。结合山西某煤矿10号煤层的应用实例,实现了对煤层的电阻率水平切片,同时对瞬变电磁成像技术进行了研究,并在煤矿采空积水区施以钻孔验证。结果表明:瞬变电磁成像技术直观地表现出采空区的积水状态,对异常区位置的探测结果更加精确、具体,便于异常区的判定、后期钻探及其他防治措施的确定。     

多道瞬变电磁法(MTEM)技术分析

多道瞬变电磁法(MTEM)具有深度大且探测精度高的特点,是目前电磁法领域研究热点之一。为推进多道瞬变电磁法深部探测系统的研发,对多道瞬变电磁法的技术特点及地球物理机制进行了分析。首先,对多道瞬变电磁法的关键技术进行总结,其特点包括:采用大功率接地源形式;编码发射;多道观测;类地震资料处理。然后,指出多道瞬变电磁法的地球物理实质:多道瞬变电磁法属于近源测深,即通过改变偏移距达到测深目的;接收信号包括系统响应和大地脉冲响应(即含有一次场与二次场的混合场)信号,采用反卷积方法获取大地脉冲响应。最后,针对中国复杂环境下的深部探测,对现有的多道瞬变电磁法提出改进思路:①把二维观测系统改进成三维观测系统,即三维数据采集系统,使其应用性更强且更方便,探测深度大,精度高;②把常规一维拟地震资料简单处理改进成三维拟地震成像解释;③从油气勘探领域拓展到复杂的深部矿产资源领域。     

瞬变电磁法在煤矿采区水文勘探中的应用

煤矿开采中最重要的地质任务是探测采区内小构造的分布及其含(导)水性，采区三维地震勘探主要用于探测地质构造，而电法勘探则用于含水构造的探测，本结合实例介绍了应用瞬变电磁法并结合三维地震进行煤矿采区水勘探的基本原理、野外施工技术及资料处理解释方法，实际应用表明，瞬变电磁法与地震勘探的综合水勘探降低了物探资料多解性问题，大大提高了勘探精度，可为煤矿防治水工作提供可靠的水地质资料。     

井地密集阵列三维电阻率服化率观测方法的理论模型研究

阐述了井地密集阵列三维电阻率／极化率观测系统及观测方法,并采用有限单元法正演相关模型,分析其二维断面和三维空间异常特征。二维与三维视电阻率、视极化率异常形态对比表明,井地密集阵列三维电阻率／极化率观测系统在提供大量的观测数据前提下,三维显示的视电阻率、视极化率异常可以有效探测地下地质体位置、电性;通过对不同地质模型异常特征的分析研究,为金属矿勘查中的井中激发极化技术研究提供一些理论依据。     

综合物探技术在煤矿采空区探测中的应用研究

以煤矿采空区探测为背景,将高密度电法和瞬变电磁法相结合。采用不同装置,对所建立的典型地电模型数值模拟,得到正演数据,然后再进行反演计算,将反演结果与实际情况进行对比、分析,最终得出探测煤矿采空区的最佳组合。研究认为：偶极一偶极装置是最佳装置,适合勘探深度小于100m的采卒区,其他四种勘探装置各有优缺点,可根据不同的地质情况进行选择;中心回线装置效果最好,但是勘探深度有限,适合稍浅采空区的探测,但是工作效率太低。综合考虑,大定源回线装置更适合煤矿采空区深部探测,而且工作效率更高。将偶极一偶极和大定源回线装置应用于某地区煤矿采空区探测中,高密度电法能够清晰的探测出80m以内的地层情况,划定采空区范围,后经钻探验证,证明推断正确;瞬变电磁法能够探测出200m以下的采空区情况,推测出一个采空区位置。后经钻探验证,证实推测。说明,利用高密度电法和瞬变电磁法综合地球物理勘探,是可行的,也是有效的。     

基于Voxler平台的电法数据体三维可视化

高密度电法测点密度高,信息量大,在寻找地下水,探测岩溶发育带和工程地质方面得到了广泛的应用.传统的高密度电法二维剖面图并不能直观地观察目标异常体的走向、空间位置与形态的问题.为真正实现高密度电法剖面的三维可视化,通过一定的数据提取技术提取出地下地质体的有效数据信息,建立地下地质体三维模型.基于Voxler软件平台可从不同角度和方位观察目标异常体的走向、空间位置与形态,并可运用切片技术进行高精度的数据解释,实现了高密度电法数据场的三维可视化,为解决相应的地质问题提供了直观,可靠的资料.笔者结合工程实例来阐明这种技术的实用性.     

瞬变电磁法在探测煤矿采空区及其积水区的应用

瞬变电磁法是目前工程勘察中应用较广的物探方法之一。该方法观测纯二次场,故分辨率高,可分辨出地下规模较小的不均匀体,尤其对低阻地质体反应灵敏。在山西七岭煤矿边界老窑采空区探测中,基于采空区及其积水区与完整围岩在视电阻率值上的明显物性差异,利用瞬变电磁法在视电阻率值上的相对低阻异常来圈定采空区及其积水区,为准确划分煤矿采空区及其积水区的位置提供依据。     

瞬变电磁超前探视纵向电导微分合成孔径成像

为避免瞬变电磁数据成像二次微分运算中由引入误差的传递与积累造成的假异常现象,以合成孔径雷达相干成像的思想引入瞬变电磁合成孔径成像方法,通过相邻测点对地质体成像的相关性进行加权相关叠加.结果表明:真实的有效信号具有较高的相关度而得到加强,传递与积累的误差因具有随机性而相关度较差,能够得到压制,最终提高视纵向电导微分成像的分辨率.该方法改变了传统的以单点单独解释的瞬变电磁解释方法,形成了通过相邻测点的相关性进行联合成像解释的新方法.对实际工程进行了传统瞬变电磁数据成像和合成孔径成像对比,可明显看到瞬变电磁合成孔径成像得到的界面更清晰,对判断电阻率变化界面位置非常有利.     

大定源瞬变电磁法三维正演程序开发

大定源瞬变电磁法是应用比较广泛的电磁激发方法之一,本文介绍了其三维正演程序的开发。首先从麦克斯韦方程组出发,通过讨论边界条件、初始条件和场源计算等问题,建立起地下半空间介质中电磁场与电阻率分布之间的关系方程。再论述求解地下半空间介质中电磁场的三维交错网格有限差分法。然后利用有限差分法完成大定源瞬变电磁法三维正演模拟程序的开发,并详细介绍了程序的流程。最后以均匀半空间模型为例来进行数值模拟,得出结论与实际相符合。利用该程序还可以设置各种三维地电模型来进行数值模拟,从而为野外勘察提供指导,为室内资料处理提供依据。     

瞬变电磁法探测煤矿采空区的应用研究

通过山西某煤矿采空区的瞬变电磁探测应用实例,分析总结了已知采空区不同工作频率瞬变电磁异常特征,指出了关断效应、延时效应、体积效应对瞬变电磁法应用效果的影响及解决方法;总结了煤矿采空区瞬变电磁探测的一般方法、工作程序,强调了方法和有效性试验的重要性;说明了瞬变电磁法探测煤矿采空区实用性和有效性;为今后煤矿采空区探测提供了一定的借鉴经验。     

拟三维超浅层瞬变电磁在岩溶塌陷地区中的应用

浅层勘探一直是电磁法领域的难点之一。基于等值反磁通原理的瞬变电磁法通过将接收线圈置于反磁通平面,消除其暂态过程,接收纯净地下二次场,实现浅层勘探。从等值反磁通瞬变电磁法原理出发,立足于在实际铁路工程岩溶塌陷地区中的应用,通过拟三维数据重建瞬变电磁反演资料,直观准确地展示塌陷腔体立体结构特征,成功实现中国西南岩溶地区拟三维超浅层瞬变电磁勘探。     

大地电磁法三维反演计算模型分辨率分析

设计了3个简单三维电性结构模型,通过模型三维正反演计算来对大地电磁法三维反演计算空间分辨率进行数值模拟,模拟结果表明:大地电磁法对低阻体反应灵敏,对高阻体反应相对薄弱,可以较好地应用于探测浅部、深部低阻异常体;大地电磁测深响应数据具有三维体效应属性,除了反应测点下方电阻分布情况之外,同时也包含测点周边电阻率分布信息,可较好地应用于区域电性结构调查;对于浅部异常体,尤其是低阻异常体,在测点控制区域范围内大地电磁三维反演计算具有较好的三维空间分辨率;对于深部异常体,仅在异常体具有足够尺度情况下,大地电磁三维反演计算才具有较好的三维空间分辨率;无论是浅部异常体还是深部异常体,在异常体具有足够尺度的情况下,即异常体的响应曲线在横向空间域和纵向频率域上具有一定的识别度,大地电磁三维反演计算可以较好地构建出异常体的结构形态,对于尺度不足够大的异常体,大地电磁三维反演计算可以较好地重建地下介质的宏观电性特征。     

高原盆地三维地质建模及可视化系统——以羌塘盆地及半岛湖区块为例

利用计算机网络、数据库管理、地下空间三维可视化等技术,将地质勘探调查成果统一在三维可视化信息平台中集成,面向地质工作人员和管理人员提供综合数据服务,在一定程度上解决信息资源共享的问题。选择羌塘盆地和半岛湖重点区块,从已有地质认识成果出发,采用基于多源数据的交互建模方法,建立断层系统和沉积地层三维模型。基于Ｃｒｅａｔａｒ三维基础平台研发了数据管理及三维可视化系统,实现了对羌塘盆地基础地质成果数据、基础地理数据、油气专业数据、盆地－区块三维模型数据、二维专题分布区图、ＤＥＭ及遥感影像的集中管理,并可以分类、查询、检索和显示,为研究人员提供了一个直观的盆地勘探开发信息一体化查询、分析的可视化环境。     

瞬变电磁法三维模拟计算研究进展

瞬变电磁法应用于矿产资源、环境工程等领域。目前主流的瞬变电磁三维正演模拟方法包括积分方程法、有限差分法、有限体积法和有限元法。随着观测环境的复杂化以及探测精度要求的提高,有必要研究瞬变电磁法高精度三维模拟计算,以便推动数据处理解释方法的进步。本文系统介绍了瞬变电磁三维正演计算研究进展,分析了准静态差分方程的构建和发射源的加载及边界的处理等有限差分法的关键技术,厘定出空间和时间离散以及大型线性方程组的求解等有限元法的难题。瞬变电磁数值模拟今后的发展方向是深入开展近源情况下受场源效应、复杂地形、极化效应等影响的三维模拟,以及特殊场情况下的多源多分量响应计算,为瞬变电磁法精细探测提供理论支撑。     

瞬变电磁法在城区建筑基坑中的防空洞探测

防空洞探测属于地下洞体探测中的一种特殊工程地质问题.选用小线框瞬变电磁法应用于地下空洞的探测,对于施工区地表有较强的适应能力,工作效率较高.其数据处理解释采用全期定义将实测瞬变衰减曲线转换为视电阻率一深度曲线,根据地下空洞的瞬变电磁响应特征分析等视电阻率曲线的形态来确定空洞体存在,证明了在城区建筑基坑中采用小线框瞬变电...