中心回线TEM法探测多层积水采空区的可行性（英文）

随着煤矿的深部开采,多层积水采空区探测成为煤田水文物探工作的新内容,中心回线瞬变电磁(简称TEM)法因场结构与地层的耦合关系,对低阻层探测有利。但低阻层的屏蔽作用不仅使得探测同样的深度需要更长的观测时间,而且还会减弱下伏地层的异常响应。本文通过直接时域数值模拟和水平分层大地的模型正演,估算了探测目的层所需要的时间长度,根据噪声对观测数据造成的影响,给出了多层积水采空区可分辨的标准。山西大同达子沟煤矿水文勘探中获得的TEM实测曲线,表现了对多层积水采空区的探测能力。在实测曲线的定量反演解释中,利用电测井资料作为初始参数进行定量反演,约束了煤系薄层的等值性。所推断的三层和两层积水采空区,为钻孔所证实。研究结果表明,当观测时间有足够的长度、下伏地层的异常显示大于观测误差,中心回线TEM法探测多层采空区积水是可行性的。     

多同性源阵列电阻率法隧道超前探测方法与物理模拟试验研究

直流电阻率法以其对含水构造响应敏感且适应性强的特点,是隧道施工期超前地质预报的常用方法.针对目前定点源三极观测方式易受到测线附近旁侧异常干扰与聚焦观测方式探测距离过短无法三维成像的问题,提出了一种基于多同性源阵列电阻率的隧道超前探测新方法,利用环形布置的多同性源供电压制隧道掌子面后方的异常体的干扰,同时增强掌子面前方远处异常体的敏感度,阵列电极测量可为含水构造的三维反演成像提供三维数据.首先,开展了含水构造超前探测的数值正演模拟,发现多同性源方法的视电阻率纵向微分曲线极小值以及与横轴的交点位置可对异常体位置进行定性判断,探讨了多同性源方法对后方及侧向异常干扰的响应特征及识别方法.其次,将电阻率光滑约束与轨迹光滑策略引入蚁群反演算法,提出了一种最小二乘方法与改进蚁群算法相结合的混合反演算法,反演数值算例表明混合反演算法能够实现含水构造的三维成像,较好地反演出不同距离的含水构造位置,并使其边界较为清晰.为了验证多同性源探测方法的探测效果开展了物理模型试验,多同性源阵列电阻率法能较好的反映含水构造的存在,与实际含水构造的位置较为相符.     

背景噪声和密集台阵成像技术在哈尔乌素露天煤矿采空区的应用

未知煤矿采空区是煤矿安全生产的巨大隐患,探测煤矿采空区的位置和形态对于保障煤矿安全生产具有重要意义,因此煤矿采空区探测是煤矿安全生产的关键内容之一。目前采空区探测方法较多,但存在成本高、周期长、效率低等问题。近些年来随着密集台阵观测技术的快速发展,背景噪声成像分析在浅层结构探测方面也得到了广泛应用。本文采用基于节点地震仪密集台阵观测和背景噪声成像技术,在内蒙古哈尔乌素露天煤矿区附近布设的145个台站,台间距为16 m,开展为期10 d的连续观测,利用背景噪声成像技术对煤矿采空区进行成像分析。结果表明：(1)通过背景噪声、ESPAC等方法获得探测区的橫波速度结构,背景噪声探测方法可以较好地圈划出测区内的横波低速异常体;(2)根据横波低速区域分布特征获得采空区潜在位置,与钻孔验证揭示的采空区位置吻合较好,验证该方法勾画采空区的良好效果。相关成果显示,利用地表密集地震台阵观测开展背景噪声成像并结合ESPAC方法进行数据处理是进行露天矿采空区探测的一种经济、有效的手段,具有广泛的应用前景。     

探地雷达及EH4对钼矿采空区的综合探测

采空区严重威胁着地面建筑物和矿山的安全,对采空区探测方法的研究有着重大的现实意义.本文探讨了探地雷达及EH-4电导率成像法对某露天钼矿采空区探测的方法技术及其应用效果.探地雷达对浅层地段不仅有很高的探测精度和高分辨率,能达到对浅部采空区的精确定位.EH-4电导率成像系统的探测深度大,通过电阻率断面图的局部异常体,可以直观的来判断采空区的位置从而查明深部采空区,结合二者对采空区进行综合探测.     

高压输电线塔基煤矿采空区的高密度电阻率法探查研究

煤矿采空区的塌陷与变形对高压供电线塔基的稳定构成了极大的威胁．使用高密度电法对塔基附近的地质结构进行了探测,应用二维和准三维反演方法确定了地下电阻率分布形态,以此为基础推断解释了塔基附近煤矿采空区的位置和形态,并对塔基的加固处理提出了建议。     

综合物探方法在石膏矿采空区探测中的应用研究

为探讨综合物探方法在石膏矿采空区探测应用的适宜性和局限性,本文以荆门市石膏矿采空区为研究对象,选用高密度电法、激电中梯法以及地震映射法等综合物探方法开展石膏矿采空区探测工作,辅以钻探工作加以验证,对以上三种物探方法在石膏矿采空区探测的适用性和优缺点进行了对比分析.分析结果表明:高密度电法高效便捷,但其精度有限,可以用于圈定采空区的大致分布和范围;激电中梯法能简单直观地查明采空区充水现状,其勘查结果对石膏矿采空区稳定性分析及发展趋势预测十分重要;地震映射法精度高,探测效果好,可用于石膏矿采空区治理靶区的详细勘查,但其工作效率低,且无法查清采空区的充水特征.综上可知,在石膏矿采空区勘查实际应用中,应根据不同的地质条件以及勘查目的,合理选用物探方法组合及试验参数,对各方法的成果要相互验证,取长补短,才能有效提高勘查成果准确性和可靠性.     

综合物探方法在高压架空线路下方采空区探测中的应用

利用物探方法准确高效地探测输电线路下方采空区的位置和范围对电网安全、稳定地运行具有十分重要的意义.根据采空区的地球物理性质,常使用电阻率法、电磁法、地震法等对其进行探测,但是,由于工区的干扰以及物探资料解释的多解性,单一的探测方法常常难以取得理想的效果.本文综合利用电测深法和浅层地震反射方法对高压架空线路下方采空区进行...     

微重力探测城市地下空间试验及正演模拟分析

随着国家城市快速发展,城市地下空间探测与开发利用需求加大,传统物探方法在人文活动区域受干扰因素较多,无法获取真实准确的探测数据。微重力方法相对而言受干扰因素较小,对于城市建筑物和人类活动遗迹干扰可以通过模型正演校正的方法消除,从而获取高精度重力数据,进而通过有效的反演方法,可以获得城市地下空间的隧道、采空区、空洞、塌陷区、管廊等空间位置信息。本文用地面移动式高精度重力测量仪器,进行城市探测中受影响的因素进行试验性探测与分析,并结合正演模型校正研究,微重力方法在城市地下空间探测上有不错的效果。      

采空区地震与电法探测数据的联合反演研究及应用

综合地球物理技术在采空区的探测中发挥了重要作用.目前通常采用单方法反演、仅对不同方法反演结果进行对比解释的综合勘探方式,单方法反演的多解性严重降低了其探测精度.如何提高采空区的探测精度,对采空区进行有效探测一直被认为是地球物理技术面临的首要难题.为了提高地震与电法技术的探测精度,基于交叉梯度联合反演理论,设计了地震初至折射走时数据和高密度电法数据的联合反演算法流程,对采空区理论模型和野外实际数据进行了联合反演处理.结果发现通过两者的联合反演,不仅可以提高采空区电阻率反演模型的成像效果,而且能够获得地震单方法反演难以成像的采空区低速异常体,从而提高了地震与电法技术对采空区的探测精度.表明地震与电法探测数据联合反演是一种提高采空区探测精度的有效方法.     

对廖家湾地球物理异常的新认识

为查明黄沙坪-廖家湾矿集区深部地球物理异常与成矿的关系,以及地下精细结构,本文采用人工地震、AMT、高精度磁测、综合物性研究等探测技术,结合该区的地质资料和前人的物性成果,通过磁、电、震联合反演,探讨了廖家湾成矿地球物理异常的深部地质成因;采用深、浅不同深度的地震反演速度剖面所提供的相对精细、精确的地下介质几何结构与速度变化特征,约束磁性与电性异常的解释,获得了较好的磁-震、电-震的一致性.研究表明:高磁性的矽卡岩与地面和航空磁异常密切相关,成矿地球物理异常与区内多金属矿(化)关系密切,是由深部隐伏钨锡矿(化)矽卡岩体引起.     

综合物探在中深层地热勘查的应用研究

重力异常是地层不同规模、形态以及埋深的非均匀地质体的综合响应,通过分析重力异常信息,可以探测区域地质构造、隐伏构造以及地层分布规律.在阐明区域地质概况及物性特征的基础上,针对城市特殊的场地环境及干扰因素,提出了以重力勘探法为主,地震方法为辅助手段的综合物探组合模式,并且研究了综合物探的可行性和互补性,通过实验数据和实际数据对比分析,可以很好的识别地质体边界和断层,推断断裂分布规律,确定具有控热构造的储层位置.本文通过研究综合物探方法在地热勘查中的应用,给出钻井建议,从而解决了地质结构不清、目标不明、钻探风险很大等地质问题.通过地热井验证表明,水温水量达标,地热供暖效果良好,充分发挥了地球物理方法在中深层地热勘查中的作用.     

瞬变电磁法探测复杂地形不积水采空区的应用

针对高密度电法在探测煤矿不积水采空区对地形有严格要求的实际情况下,在煤田地表条件较为复杂的地区,采用受地形影响较小的瞬变电磁法反映地下不积水采空区的电性特征的研究与应用就有了重要的实际意义。为此首先从瞬变电磁法的基本原理出发,介绍瞬变电磁法的基本公式和正演方法;其次,结合不积水采空区的地球物理特征,设计正演模型,根据计算结果提出在地形条件复杂,不适合高密度电法施工的地方,采用小线框、配合高发射频率和大发射电流的瞬变电磁方法,探测地下高阻目标体的电性特征,推断不积水采空区的分布;最后,结合实际工程进行瞬变电磁法探测煤矿不积水采空区的实践,得到结论与实际钻探结果相符。应用效果表明,瞬变电磁法在一定程度上能够完成煤矿不积水采空区的探测,对煤矿安全生产起到了的参考作用。     

内蒙古地区深部水源瞬变电磁法探测

在干旱少雨,地表水资源紧缺的地区,寻找深部水资源已经成为经济可持续发展首要解决的问题,而如何快速、准确的实现深部水源的定位探测却鲜有文章涉及.本文利用瞬变电磁法在煤矿水文地质勘探中取得的探测经验,通过总结该探测方法的关键性技术,应用拟MT反演技术对探测资料进行解释,在内蒙古酸刺沟煤矿工业广场附近成功探测到两处深部低阻异常区,经过钻探验证,出水量均达到80m3/h,实现了深部水源的定位探测,为该煤矿水源井工程的建设提供了可靠的供水水源,解决了该煤矿生产、生活用水的问题.说明:采用瞬变电磁法探测技术探测深部水源,是一种较为理想且有效的探测方法,可以在地表水资源匮乏的地区推广应用.     

煤矿井巷间地质构造及其异常多波联合探测技术与应用

影响煤矿层安全高效开采的最主要的地质因素是断层构造及其异常，特别是落差在3~5m的中小断层构造对生产影响最大.为了保证开采工作的顺利进行，通常需在工作面回采前对面内地质条件进行探测与评价.利用地震波CT多波联合探测反演与解释，可精确确定工作面内的地质构造及异常范围.其弯曲射线追踪SIRT法反演可获得收敛性好的探测区域波速结果，以纵波波速结果为主，高速区代表断层构造迹线，低速区代表煤层增厚，同时结合其它参量成图，可有效识别各种地质构造及其特征.3241工作面的探测与回采实例有效地说明了，多波联合探测技术可为面内生产解决大量的实际地质问题.     

高密度电阻率成像法在地质灾害勘察中的应用

在山东济南岩溶勘察及矽卡岩型铁矿采空区勘察中,受场地及人为干扰限制,分别采用并行高密度电阻率法地面装置及井中装置进行探测,根据反演电阻率成果圈定的低阻异常,指导相应钻探验证工作。经钻探验证,岩溶勘察中推断低阻异常基本为充填岩溶或破碎带引起,采空区勘察中推断的低阻异常为富水采空区引起,验证效果较好。并行高密度电阻率法工作形式多样灵活,采集数据量大,工作效率高,受场地限制少,反演成果分辨率高,可以用于岩溶、采空区勘察及其他地质灾害勘察工作。     

基于ANSYS全空间直流电法异常体正演模拟

利用直流电法技术在探测煤矿岩层富水性时,顶板或者底板的低阻异常体彼此容易引起旁侧干扰,传统的数据处理过程并没有对其处理,致使成果图中出现一些假异常,给解释工作带来很大困难.为了准确探查目标区,本文基于以上问题,利用ANSYS软件自带的APDLP模块进行编程,建立全空间环境下不同位置异常体的三维模型,使用三极装置模仿现场数据采集,提取模拟数据并成图,得到不同位置异常体电阻率变化曲线,分析电阻率曲线变化特征,剔除旁侧干扰,为准确探测目标区岩层富水性打下基础.     

CSAMT法在半坡锑矿外围深部找矿中的应用效果

独山半坡锑矿石与围岩物性差异并不特别显著、矿体埋深较深,常规的物探方法无法满足目前的勘探要求.可控源音频大地电磁法(CSAMT)具有勘探深度范围大、分辨率高、地形影响和高阻层的屏蔽作用小,立体观测等特征,在深部找矿中发挥着重大的作用.本文首先概述了CSAMT基本原理和工作方法,在全面掌握了地质资料、物性参数的基础上,对独山半坡锑矿外围开展了CSAMT法勘探,通过应用Occam算法对CSAMT实测数据进行反演,成功地圈定了电阻率异常区域,有效地指导钻孔设计.物探异常钻探见矿,验证了CSAMT方法在深部找矿工作中的有效性,可为寻找同类深部锑矿提供指导和借鉴意义.     

采空区勘查新技术及应用

采空区危害巨大,但常用物探方法往往难以准确探测.为了寻找适合的采空区探测物探方法,本文介绍了基于散射地震理论的SSP地震散射技术的原理和技术要点,SSP技术以非均匀地质模型为基础,适应复杂地质、地形条件;通过波场分离、速度分析、偏移成像技术,可得到地层的波速分布与地质界面分布图像.同时本文结合实例研究了SSP技术在采空区勘查中的应用效果.结果表明:相比于反射地震方法将时间同相轴形态变化作为判定采空区标准,SSP技术依据低速区分布判定采空区的方式更加直观、准确;并结合界面形态综合解释采空区,进一步提高了勘探的准确度;该方法具有分辨率高、探测深度大等特点;在应用中取得了令人满意的结果.     

长白山天池火山岩浆系统分析

针对外媒报道长白山天池火山在近2年内有可能喷发的言论,在长白山天池火山区布测了一条长度约为103 km的二维大地电磁测深观测剖面,对火山区深部电性结构进行探测研究.由于研究区内不明来源的电磁干扰非常强,对数据采用了远参考处理、Robust处理、Rhoplus分析、张量阻抗分解和基于一维层状介质电阻率与相位互算方法等先进处理技术,获取到一批在强干扰区质量较为可靠的电磁数据,利用数据计算分析了长白山天池火山区二维构造走向和感应矢量特征,采用NLCG二维反演技术对资料进行了二维反演解释,并将反演结果与前人探测结果进行了对比分析.探测结果表明:在天池火山口下方存在明显的直立型岩浆通道,岩浆通道在下方约5~8 km位置形成关闭;在火山口下方往北方向附近,在埋深位置约7 km深处存在一个明显的低阻异常体,电阻率小于10 Ωm,且与岩浆通道对接,推测其可能是地表浅部发育的岩浆囊;在长白山山门附近C07-C09号测点之间和C04-C05号测点之间,在埋深约7~17 km深处发现近直立型低阻带,低阻带与下方低阻体直接相连,推测低阻带内赋存有活动的岩浆;随着埋深的增加,从天池火山口南部约20 km位置往北方向,在埋深13~30 km之间壳内广泛发育明显的低阻异常体,推测其可能是活动的岩浆囊.反演结果与前人探测结果整体电性特征相似,但又局部不同.     

地球物理方法在山东某隐伏金矿勘探中的应用研究

深部找矿是当前矿产资源勘查工作的重点,需要新的理论和技术方法的支持。本文以在山东某金矿为例概述了该矿区的地质概况和地球物理特征,介绍了广域电磁的原理、仪器和工作方法,在该矿区开展广域电磁法勘探工作。通过对勘探结果的反演剖面图进行解译和推断异常,圈定靶位,验证了新型物探方法在深部找矿应用中的有效性。