二维电阻率拟断面快速成像反演理论与技术研究

以施仑贝尔装置获得的电测深视电阻率拟断面为研究对象，提出了一种新的重建地下地质体图像的二维电阻率拟断面快速成像反演新技术，通过对典型地电断面的实际反演试算表明，该方法能实现二维电阻率拟断面快速成像反演，具有方法简便，拟合精度高以及方便实用等特点。     

二维拟断面电阻率层析成像技术研究

研究最优化方法在二维反演中应用的同时，提出了采用矩形－三角形剖分网络的有限单元法进行二维拟断面视电阻率成像反演方法的数学模型，探讨了网格剖分和边界条件选择等问题，给出了初步数值模拟结果，并讨论了电阻率成像机制。     

煤矿含水陷落柱二维高密度电阻率正演数值模拟

在简要介绍高密度电阻率法基本原理、方法的基础上,采用有限元法,对张集煤矿西三采区含水陷落柱进行二维电阻率正演模拟,得出了含水陷落柱视电阻率等值线具有"锥形"低阻效应的结论,为含水陷落柱电阻率法反演解释提供了指导,具有十分重要的意义。     

基于阻尼最小二乘的二维高密度电阻率CT层析成像研究

高密度电阻率法是集中了电剖面法和电测深法,观测中采用组合不同极距组成的一种阵列勘探方法。本文首先采用有限差分求解电位实现二维高密度电阻率正演计算;其次采用非线性adjoint方法求取雅克比矩阵;并采用最小二乘实现电阻率二维反演;通过与商业软件比较,在算法稳定性及异常分辨上均取得较好效果。     

基于高密度电阻率法的松动圈测试技术研究

为了保持硐室的稳定性,确保硐室能够安全、正常使用,必须采用经济、合理的支护方式.基于围岩松动圈范围的大小及其空间分布规律对选择硐室支护方式的重要性,利用高密度电阻率法勘探的原理并结合地下硐室开挖与支护的施工特点,提出了利用锚杆钻机钻孔、锚固剂封闭孔口、压力容器灌注水泥浆、高密度电阻率法采集数据的松动圈测试技术,研究了硐室开挖与支护后其围岩的变形程度与导电性的关系.将该技术应用于淮北矿业集团刘店煤矿副井马头门巷道松动圈的测试中.结果表明:处于弹性变形状态的围岩,其导电性会一定程度地增强(即电阻率减小);处于塑性变形状态的围岩,其导电性会显著地减弱(即电阻率增大).     

采空区的二维正演数值模拟

采用Emage-2D软件中的PW2D模块,建立了低阻采空区和高阻采空区的二维正演模型,并分别模拟分析了在采深、工作面斜长变化时的视电阻率变化规律。为采空区的探测提供了理论依据。     

煤矿井下含/导水构造三维电阻率反演成像技术

为了实现煤矿井下含/导水构造的立体解释,预防和减少矿井水害的发生,开展了煤矿井下三维电阻率反演成像技术研究。应用全空间三维电阻率反演软件,建立含/导水构造模型并对其正演结果进行反演成像,对比分析了不同观测系统、数据采集密度、模型参数和噪音水平下的反演结果,并进行了复杂模型三维反演成像。结果表明,多巷道透视观测系统具有更高反演分辨率;当发射极距大于异常体尺寸而接收极距小于异常体尺寸时,可在较低数据采集密度下保持较高反演分辨率;反演所得电阻率值是模型尺寸、电阻率、埋深、水平位置及围岩电阻率等参数的综合反映;巷道空间影响等价约2%的噪声干扰,反演结果具有较强抗噪能力;可根据反演成像结果识别多个异常体并判断各异常立体展布范围,尽管尚难以准确圈定异常边界,但可采用电阻率等值面进行异常提取。     

矿井突水灾变过程电阻率约束反演成像实时监测模拟研究

为实现矿井突水灾变的实时监测与灾变前兆的预警,提出了突水灾变过程电阻率约束反演成像实时监测方法。首先,将表征网格电阻率变化范围的不等式约束施加到电阻率反演成像方程中,并设计了快速反演算法,有效地改善了反演的多解性与计算效率,据此建立了电阻率约束反演成像实时监测方法。同时,开展了隐伏断层底板突水约束反演成像实时监测的数值试验,利用灰度相关系数理论定量评价了突水过程中的电阻率反演图像主要响应特征：表现为反演图像中岩层断裂、突水通道形成等重要事件及图像灰度相关性系数的基本持续单调发展或信息突变。最后,将实时监测方法应用到矿井突水物理模拟试验中,实现了对裂隙萌生、扩展、岩层断裂等重要突水过程的较真实动态成像,提前813 s准确捕捉到灾变前兆信息,表明电阻率约束反演成像实时监测方法用于突水灾害监测与预警具有良好的可行性。     

基于Comsol仿真软件的大地电磁法拟二维反演研究

大地电磁法(MT)具有探测深度大、不受高阻屏蔽以及对低阻异常体敏感等优点,引起了众多学者对该方法的大量研究,尤其是正演数值模拟。该文借助Comsol Multiphysics有限元仿真软件,进行大地电磁二维正演研究,利用该软件构建所要研究的地电模型,将大地电磁正演计算公式转换成软件中某些特定的参数和变量,完成大地电磁TE、TM模式正演计算。在与ModEM软件进行正确性对比后,进一步采用Bositick法对正演数据进行了拟二维反演研究。     

瞬变电磁拟MT深度反演方法精细解释煤矿岩层富水性研究

采用瞬变电磁方法探测煤矿水害问题时,经常发现对异常的深度解释不准,很难与实际情况吻合,为解决这一问题,根据瞬变电磁（TEM）延迟时间与大地电磁（MT）周期的对应关系,将实测的TEM数据转化为MT数据,在此基础上,引入了用MT“正演改正法”反演深度的方法。在反演计算的过程中,利用Bostick反演构造初始模型,通过比较初始模型视电阻率与实测视电阻率曲线,依次改正每一个电性层的电阻率和厚度。因为将地下介质划分成与观测时间道数一样多的电性层,在纵向上它能最大限度地反映观测资料所能反映电性层的分辨能力。在MT固有的等值性范围内,“正演改正法”能正确恢复各电性层的电阻率和厚度。通过对理论模型计算和煤矿水害实测资料处理,证明该方法是一种较为精确快速、稳定收敛和实用的方法。     

跨孔电阻率CT反演成像影响因素分析研究

跨孔电阻率CT法是一种把电极点放入钻孔内进行测量的物探直流电阻率勘探方法,在精细探查领域具有良好前景.本文从不同井间距、不同装置以及不同测量电极距三个方面开展了跨孔电阻率CT法反演成像影响因素分析,并得到如下结论:随着孔间距的增大无论是哪种二极装置观测其成像结果都在慢慢变差,特别是当孔间距为30 m时,跨孔观测反演和单...     

二维电法探测采空区的模拟模型及实例分析

二维电法有一个接近实际的模拟模型,即考虑电阻率既在垂直方向上的变化又考虑在水平方向上的变化,因此是探测煤矿采空区的一种较理想的勘探方法。通过几种模拟模型的对比,分析了二维电法在探测精度、勘探费用及工作量上具有的综合优势,并结合探测采空区的应用实例进行了讨论。     

起伏巷道直流电阻率法超前探测数值模拟

巷道空间本身的存在会影响其周围电流场的分布。对于起伏巷道的情况,利用ANSYS有限元软件建立矿井待掘巷道超前探测三维地电模型并进行正演模拟,通过计算分析,得到起伏巷道会使视电阻率极小值和异常范围减小,但并不改变视电阻率极小值所在位置,特别是倒V字形巷道的影响更加明显。对于实测资料的解释,巷道起伏仅是其中的1个影响因素,应多参数综合考虑,以提高解释精度。     

瞬变电磁法二次场变化形态对反演视电阻率函数形态变化影响的研究

通过对大量的瞬变电磁法二次场实测信号处理过程的研究,发现微弱的信号变化即影响着单点反演视电阻率函数特性,进而影响到二维视电阻率断面异常形态及位置,而常用中心回线二次场表达式中主要因子表达式为无穷级数,通过对该函数进行Extended Freundlich模型非线性拟合后,可直接代入视电阻率随深度变化的一次导函数,初步得出了视电阻率曲线变化随二次场实测信号变化的基本关系。     

电导率成像技术在煤矿物探中的应用效果

EH4电导率成像系统是双源型电磁法数据自动采集和处理的物探系统, 它承袭了MT和CSAMT二者的优势, 适合地面EMAP电导率测量。介绍了EH4电导率成像系统的特点, 并介绍了该系统在煤矿探测采空区、“两带”高度、断层构造、岩溶裂隙分布等方面的应用效果。     

煤层气AVO反演对地震资料偏移距的要求研究

为了研究AVO反演在煤层气勘探中对地震资料偏移距的要求,以正演模拟为研究手段,根据钻井、测井数据和地震勘探解释成果,建立了普遍适用的煤层气储层地质模型,应用Zoeppritz方程组弹性模量近似式,计算出其各项系数对入射角的梯度。理论模型的正演模拟表明,将AVO反演应用于煤层气勘探时,地震资料的最大偏移距应当保证最大入射角接近或等于反射系数对入射角梯度极值对应的入射角。通过对实际钻井资料进行AVO模拟,结果表明在煤层气勘探中应用AVO反演,地震资料的最大偏移距只要接近、等于或略大于目的层深度,就可以反映振幅随偏移距变化的特征,足以满足煤层气勘探中AVO反演对地震资料偏移距的要求。     

地面-巷道直流电阻率法探测技术

针对目前直流电阻率法在巷道及工作面周围隐蔽致灾源精细探测方面不足这一现状,结合地面和矿井直流电法工作特点,提出在地面布设场源,巷道内进行接收的地面-巷道直流电阻率法探测技术。在对地面-巷道直流电阻率法基本原理和观测系统设计原则介绍的基础上,分析了偶极源电场及不同深度归一化电位差曲线分布特征。根据煤系地层典型地质构造地电特征建立数值模型,计算结果表明：地面-巷道相比于地面和矿井直流电阻率法具有更高的探测精度,且以对低阻异常体探测效果最为明显;提出采用调节偶极距观测异常幅值变化规律快速确定隐蔽致灾源空间位置的方法。实际应用效果表明,地面-巷道直流电阻率法可有效解决巷道及工作面周围隐蔽致灾源全方位探测难题,指出其场源与观测系统相分离的布测方式在矿井、交通、水利等工程地质灾害预测、预报方面应用前景广阔。     

电阻率成像技术用于矿区地下水环境监测的探讨

提出了将电阻率成像技术应用于矿区地下水环境监测的设想，并从矿区水环境问题的形成机制及其所表现的地质－地球物理特征入手，探索了这一技术应用的可能性，最后对应用前景进行了展望。     

二维电测深快速反演在高密度电法中的应用

采用二维直流电阻率测深的反演公式，对高密度电法的采集数据进行处理，并开发了高密度电法处理软件，使二维直流电阻率测深曲线快速反演理论得到实现，经高密度电法探测实际应用，效果很好。