煤矿井下瞬变电磁超前探测数值模拟研究

从回线源瞬变电磁法三维有限差分正演算法出发,与均匀半空间解析解作比较,验证了数值模拟算法的正确性。利用该正演算法分别研究了巷道、背景地层电阻率、掘进机对矿井瞬变电磁超前探测响应的影响。结果表明,背景地层电阻率越低,响应幅值越强,巷道影响越显著;掘进机距探测线框超过10m时,影响幅度明显变小;矿井瞬变电磁法的方向性具体表现为在不同的探测角度上测量的异常幅度不同。通过研究这些影响因素,对分析矿井瞬变电磁超前探测资料具有重要的借鉴作用。     

煤矿井下瞬变电磁超前探测数值模拟研究CSCD

从回线源瞬变电磁法三维有限差分正演算法出发,与均匀半空间解析解作比较,验证了数值模拟算法的正确性。利用该正演算法分别研究了巷道、背景地层电阻率、掘进机对矿井瞬变电磁超前探测响应的影响。结果表明,背景地层电阻率越低,响应幅值越强,巷道影响越显著;掘进机距探测线框超过10m时,影响幅度明显变小;矿井瞬变电磁法的方向性具体表现为在不同的探测角度上测量的异常幅度不同。通过研究这些影响因素,对分析矿井瞬变电磁超前探测资料具有重要的借鉴作用。     

成都市白垩系灌口组富膏盐红层溶蚀特征与机理

成都市白垩系灌口组近地表红层富膏盐地层因富含膏盐、钙芒硝等易溶矿物普遍发育红层类岩溶现象,制约着地下空间的开发利用。为梳理出成都市域灌口组富膏盐红层溶蚀规律与机理,防范红层硫酸盐岩溶相关的工程地质问题,综合利用钻孔岩芯、物探、测井、物性测试、溶解实验等资料,分析区域内富膏盐地层的分布规律、富膏盐红层溶蚀特征、溶蚀发育的影响因素和红层硫酸盐岩溶机理。综合研究表明,成都市白垩系灌口组富膏盐红层溶蚀现象普遍发育于低丘台地区及平原河谷区。红层硫酸盐岩溶受地形、构造、地下水活动、断裂等多种因素的综合影响,地下水活动和断裂系统是最关键因素。存在两种不同的溶蚀模式:在高于平原区的低丘地区,地表水透过第四系松散卵砾石层,入渗至裂缝发育、岩体破碎的强-中风化以及富含膏盐的白垩系灌口地层,溶蚀钙芒硝、石膏、硬石膏等矿物后,地下水顺流至低洼的平原、河谷地带或汇入地表径流,促使溶蚀作用的持续发生;在低于平原区的较深部,地表径流沿向斜翼部侧向顺层流动或沿断裂系统入渗补给地下水,导致60 m以深的较深部发生溶蚀现象。     

覆盖层影响下圆锥型瞬变电磁Occam约束反演

在地表浅层瞬变电磁勘探中,覆盖层是影响瞬变电磁探测效果的重要因素之一。为了进一步验证覆盖层影响下圆锥型场源装置的探测效果,在瞬变电磁全区视电阻率理论基础上,引入地层信息约束的Occam反演方法,研究了覆盖层不同参数影响下下伏地层的电磁响应特征。研究结果表明:目标层电磁响应强度与覆盖层和目标层电阻率比值有关;当覆盖层电阻率逐渐增大时,目标层反演电阻率与实际电阻率拟合度呈现先提升后降低的趋势,临界点出现在覆盖层与下伏高阻层电阻率相等时;当覆盖层厚度增大时,下伏地层的电磁响应相应减弱,异常区电磁响应峰值出现时间提前,反演后电阻率峰值深度加深。通过加入地层信息约束,下伏地层电阻率与实际电阻率拟合度及层界面分辨率均得到有效提升。研究成果为圆锥型场源野外数据处理与解释提供理论参考。      

等值反磁通瞬变电磁法在岩溶塌陷区探测应用

由岩溶引发的地面塌陷具有灾害性大,隐蔽性高等特点,为了对其进行有效预报及治理,以某岩溶塌陷强烈发育地区为研究对象,提出采用等值反磁通瞬变电磁法（Opposing Coils Transient Electromagnetics Method,OCTEM）与工程地质钻探相结合的方法,对地层界面进行地球物理方法探测,由覆盖层埋深、电阻率大小、等值线变化等因素确定地层产状,并通过物探反演图及钻孔信息进行验证。结果表明,在岩溶塌陷强烈发育地段,等值反磁通瞬变电磁法可以有效查明地下溶蚀发育情况,在周围环境因素干扰强等常规物探方法无法开展的情况下,可以达到较好的应用效果。等值反磁通瞬变电磁法在岩溶、地面塌陷等地质灾害发育地区提供了有效的预测,为相似情况下的研究分析工作提供理论及实践基础。      

等值反磁通瞬变电磁法在金矿采空区探测中的应用

甘肃省玛曲县大水金矿是西秦岭地区的典型矿山之一,由于矿山的连年持续开采,导致在5号、9号高陡边坡下方形成一系列不同埋深的采空区,引起局部地面塌陷,存在较大安全隐患,根据环保及安全方面的要求,急需查明隐伏塌陷的空间展布特征,有效预防地质灾害的发生。本次研究采用等值反磁通瞬变电磁勘探技术,通过对勘察区典型断面图异常特征的精细解释,结合勘察区水文地质、基础地质等资料的综合分析,进而实现矿山隐伏塌陷的透明化、立体化。研究结果表明：利用等值反磁通瞬变电磁法(OCTEM)进行地下采空区探测,能够较好地反映采空区隐伏地层的岩性电性特征,并且采空区与围岩的物性差异明显,可有效查明地下采空区的空间位置及基本形态特征。同时基于多勘探线物探剖面采空区边界特征点数据,结合计算机三维建模技术,可实现采空区空间形态三维可视化,透视采空区的立体特征。等值反磁通瞬变电磁法的实施效果及三维建模技术为矿山恢复治理及安全评价提供了技术依据,可以有效服务于数字矿山的建设。     

瞬变电磁测深资料切片立体图的应用效果探索

叙述了在瞬变电磁测深资料处理中，应用切片立体图的编图方法，快速分析不同深度视电阻率的变化趋势，用以查清探测区找矿目的层的岩性、厚度、埋深和空间展布特征，及时指导钻探施工。     

地球物理方法在城市地质结构精细化探测中最优方法组合研究——以成都市天府新区为例

【研究目的】成都市天府新区属于典型的西南红层地区,其地层结构呈泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、砂岩互层结构,不同岩性之间的物性差异相对较小,研究浅部地质结构探测方法,有利于实现城市三维精细地质模型的建立。【研究方法】本文在成都天府新区4个典型试验区,采用多种新的和传统的地球物理方法开展了地质结构精细探测试验。【研究结果】地质雷达、三分量频率共振具有较高的分辨率,其次是浅层地震勘探、高密度电阻率法、等值反磁通瞬变电磁法、微动勘探;地质雷达和等值反磁通瞬变电磁抗干扰能力最强,浅震、三分量共振、微动勘探受城市噪音干扰比较严重;采用地质雷达、三分量频率共振、高密度电阻率法、等值反磁通瞬变电磁法、浅层地震、微动勘探等方法进行组合探测,可以获得由浅至深不同深度范围内的地质结构分层。【结论】通过对比分析每种方法的探测深度、分辨率、抗干扰强度、施工效率和经济成本,形成了适应于成都市天府新区不同工况、不同探测深度的地质结构精细探测地球物理方法最优组合方案。     

广域电磁法在低阻覆盖区的应用与评价——以河南中牟为例

在分析和总结河南中牟含气页岩层电阻率等物理性征基础上,将广域电磁法勘探技术用于南华盆地低阻覆盖区页岩气探测,获得工作区地下5 km内地层电阻率分布规律和特征,查明了工作区的构造展布,同时揭示了以二叠系太原组、山西组以及上、下石盒子组为主要目的层的含气页岩发育特征。此次探测工作表明,在低阻覆盖区广域电磁法是获取南华盆地深部含气页岩埋深和分布范围的有效探测手段,可为后期有利区带评价、区块优选页岩气层提供地球物理参数。     

地球物理探测技术在成都市浅表地质结构调查中的应用研究

【研究目的】 查明城市浅表地质结构特征,对于城市地下空间规划、开发区建设、地质灾害评价等有着重要的指导意义,而无损、抗干扰能力强的地球物理探测技术在提供城市地区地下地质信息方面可以发挥关键作用。【研究方法】 为了支撑成都市浅表的三维地质填图工作,本文应用11种新、老地球物理探测技术,开展了成都市浅表地质结构的探测研究。【研究结果】 研究结果表明：（1）地质雷达对于近地表的地层结构成像、建筑结构识别分辨率较高;（2）瞬态面波、混合源面波、三分量频率谐振法对50 m以浅的地质结构识别能力强,分辨率很高,但探测深度有限;（3）微动勘探法和高密度电阻率法对50 m以浅的地质结构分辨率较高,但深部分辨率一般;（4）等值反磁通瞬变电磁抗干扰能力强,施工效率高,50 m以浅分辨率较高,50~200 m深度范围内分辨率一般,对膏岩泥岩有较好的识别能力;（5）半航空瞬变电磁可弥补了常规物探方法无法进入特殊场地施工的不足;（6）浅层地震勘探对于浅地表50～300 m深度范围内的砂泥岩互层的变化特征和断层结构特征效果较好,配合自然伽马曲线,可有效识别砂泥岩的岩性界面;（7）音频大地电磁可有效识别成都平原深大断裂的空间分布形态。【结论】 综合各种地球物理方法的优缺点,建立了成都市浅表地质结构的地球物理组合探测技术方案,以期能为今后的城市浅表地质结构调查提供参考。     

瞬变电磁勘探技术在探测采空区中的应用——以阳煤集团氧化铝厂采空区勘探为例

瞬变电磁法(TEM),是利用不接地回线向地下发送一次脉冲瞬变磁场,再测定一次脉冲瞬变磁场引起的二次涡流场的方法。当地下存在电性不均匀体时,会观测到电性不均匀体的涡流异常场,通过对异常场的分析研究,推断矿体、地下水、采空区等地下盲体的存在和部位。华北石炭-二叠煤系地层的电阻率比非煤系地层的电阻率值高,铝土矿层电阻率相对较低,下伏奥陶系灰岩电阻率最高。地下矿体局部被采出后,对应地层的导电性随采空区的塌陷程度及赋水情况不同,表现为相对较高的电阻率或较低的电阻率值,依据此特征成功地利用瞬变电法应用于采空区探测中。     

雄安新区地上地下工程建设适宜性一体化评价

为支撑雄安新区总体规划编制,2017年6月至8月,中国地质调查局在雄安新区组织实施了大规模工程地质勘察工作。以典型示范区为例,探索了地上地下工程建设适宜性一体化评价方法,并利用该方法对雄安新区全区进行了评价。结果显示:雄安新区建设场地稳定性较好,稳定场地和基本稳定场地占89.5%;雄安新区工程建设适宜性好,全区均适宜或较适宜工程建设,平均深度15~20 m、35~45 m、55~70 m的3段地层土体承载力普遍较高,可优先作为多层、高层、超高层建筑物复合地基或桩基的桩端持力层;雄安新区起步区地下空间开发利用条件优越,建议将70 m以浅地下空间分3层进行规模化开发利用,充分开发利用30 m以浅的浅层地下空间,适度开发利用30~50 m次深层地下空间,超前规划利用50~70 m深层地下空间;建议加强地下空间开发与浅层地热能开发利用的统筹协调。局部存在地面沉降、地裂缝、砂土液化、软弱土等不良工程地质问题,在控制性详细规划和岩土工程勘察中应加以重视。     

瞬变电磁法探测地下洞体的有效性

瞬变电磁法对于施工区地表有较强的适应能力,工作效率较高。选用适当的装置可将瞬变电磁法应用于地下洞体的探测,其数据处理解释是采用全期定义将实测瞬变衰减曲线转换为视电阻率-深度曲线,根据地下洞体的瞬变电磁响应特征分析等视电阻率曲线的形态来确定洞体的存在。此方法已通过多次实际应用取得了良好的地质效果。在1993、1997年两次北京门头沟区老窑勘查工程中由瞬变电磁法圈定出的老窑经钻孔验证成功率达80%,证明了该方法探测地下洞体的有效性。      

四川渠县三叠系膏盐的同生、成岩、后生及表生变化

本文论述了四川渠县三叠系的膏盐在沉积后的不同阶段所发生的各种变化,并提出根据膏盐的变化特征推测它们的原生沉积条件、卤水咸化程度及研究区的矿床保存条件。     

平邑盆地古近纪官庄群沉积建造与膏岩富集规律

平邑盆地是蒙山断裂多期次活动的产物,盆地内沉积了厚约1700多米的新生代古近纪官庄群杂色-红色碎屑岩建造。将官庄群沉积建造、剖面类型,结合含膏岩系的沉积特点,可以划分为3个不同级别的沉积韵律,它们分别反映出含膏岩系在时间和空间上的变化趋势。蒙山断裂及盆地内次级断裂的阶段性活动,使盆地表现为升降运动,下降时成矿物质聚集、保存,相对稳定期是膏岩形成的有利期。     

基于钻探约束的瞬变电磁解释方法及应用

随着我国城镇建设的飞速发展,城镇建筑用地范围不断扩大,所面临的近地表地质构造越来越复杂,常规钻探法难以满足地基勘查的需要。为此,基于优势互补理念,将瞬变电磁法空间采样率高、地质信息丰富、地质体横向边界刻画准确等优势与钻探垂向测深精度高、分层定位准确等优势相结合,提出基于钻探约束的瞬变电磁法解释新方法,较好地克服了常规瞬变电磁法计算深度精度不足的局限,提高了视电阻率剖面的纵向解释能力。通过浩金元住宅建设区采空区探测的应用试验,圈定了测区中东部存在一个面积约0.01 km2的采空积水区,中部存在一个面积约0.009 75 km2的非采空区,其他部分均为采空区,取得了良好的应用效果。      

瞬变电磁测深在煤炭勘查工作中的应用

目前瞬变电磁法在地质勘探中应用的越来越广。因其分辨率高,特别是横向分辨率更高,可分辨出地下规模较小的不均匀体,所以在金属矿及煤矿采空区等勘探方面应用的比较早,技术也比较成熟。笔者将瞬变电磁法用于火成岩侵入沉积地层的煤炭勘查工作中的应用效果做一介绍。     

广域电磁法在辽西地区牛营子凹陷油气资源潜力评价中的应用

将广域电磁法应用于辽西地区牛营子凹陷中元古界碳酸盐岩推覆体覆盖区,取得了良好的效果。首次在该地区发现隐伏于碳酸盐岩推覆体之下的厚层北票组烃源岩地层,并得到钻孔验证;揭示了该区侏罗系北票组地层相对于上、下地层显示为低阻的特性,获得了地下电性体真实的电阻率特征;丰富了燕辽沉降带东部的勘探层系,将该地区原有的中新元古界单一勘探层系拓展为中新元古界黑色碳酸盐岩地层和中生界北票组泥岩两套油气勘探层系。     

一种板内小尺度走滑断层平面分段研究方法——以塔里木盆地顺北5号断层中北段为例

近年来在顺北地区1号和5号走滑断层带上获得了重大的油气突破,证明了在塔里木盆地内发育的小尺度走滑断层对断控油气藏具有控藏、控储的特征。该类走滑断层在剖面上贯穿多套古生代地层,纵向结构复杂,在空间上为深层线性走滑叠加浅层雁列正断层的构造样式,钻井揭示在断层带上不同分段的井产能差异明显,表明走滑断层在奥陶系碳酸盐岩顶界面的分段性对油气成藏具有重要的控制作用。本文选取顺北5号断层中北段作为研究对象,针对深层不同层系线性走滑断层分段特征差异明显这一特征,基于不同尺度下断层的断距与分段长度之间的相关性及多断层演化理论,提出了利用沿着走向等间距统计断层的垂向断距变化的方法对深层线性走滑断层开展分段性研究工作,该方法综合了断层的活动强度、演化程度和剖面构造形态来分析断层的分段特征,适用于不同性质的断层分段性特征研究。研究表明5号断层中北段在奥陶系碳酸盐岩顶界面可划分为14段,在寒武系膏盐岩层顶界面可划分为10段,两个层系的断层分段性在空间上具有继承性与差异演化的特点,其中寒武系膏盐岩滑脱构造中的膏盐逃逸对油气的疏导具有破坏作用,奥陶系碳酸盐岩顶断层活动强度、分段叠接样式、断层分段不同位置对断控缝洞型储层发育规模具有重要的控制作用,揭示了断层在平面上的分段特征及纵向结构对断控缝洞型油气成藏具有重要的控制作用。