安徽淮北煤矿富水区被动式超低频电磁探测结果解析

被动式超低频电磁法是一种在地表直接接收来自地下3～3000Hz频段的天然超低频电磁信号,通过对接收信号的处理和解释实现对地下的岩性界面、构造、资源和能源进行探测,拥有巨大开发潜力的地球物理勘探新方法.首先简述了富水区的被动式超低频电磁探测机理,其次结合安徽省淮北市煤矿富水区的探测实例来说明该方法的适用性和局限性.在数据处理上采用曲线叠加平均、平滑和特征深度标定的方法,同时采用了测深曲线和视电阻率等值断面进行地质解释.解释结果和已知钻孔资料对比发现,无论在测深曲线上,还是在断面图上,富水区均具有明显的特征.     

被动式超低频电磁探测数据采集与处理方法研究

由于被动式超低频电磁探测仪具有便携易用、野外布线简单、受地形影响小并且对低阻体、高阻体均有反映的特点,因此在能源勘探、资源勘察和地质构造探测中展现出良好的性能与开发潜力,接收来自地下深部的天然源超低频电磁信号的勘探技术,已成为国内外近些年来的研究热点。文中首先介绍了被动式超低频电磁探测技术最近几年的野外试验情况及超低频磁场传感器的主要技术指标水平,认为目前BD-6型被动式超低频电磁探测仪无论在频谱分辨率、信噪比,还是在探测效率方面都得到了极大提高;其次,分析了场源效应、频深转换公式、分辨率因素对数据采集、处理过程的影响;提出场源效应导致的随机噪声可以通过多次采集数据叠加平均方法加以降低,利用已知地质和钻井资料修正后的频深转换公式更适用于某种勘探目标(煤层气、地下水等)和某个地区探测数据的解释;采用适当的线性(谱分析法)和非线性(分数维法)分析方法,可以为探测数据的处理与解释提供新的方法和技术途径。     

主-被动源地震面波勘探方法在岩溶区浅覆盖层探测中的应用

采用主-被动源地震面波勘探方法,对桂林市兴安县典型浅覆盖层实验区三维地质结构进行探测研究.结合主-被动源面波数据提取的频散曲线,拓宽了频带,提升了低频信号的分辨率.实验结果显示,测区内地下介质横波速度值范围为161.5～519.5 m/s,根据速度值的差异将实验区地下介质大致分为4个层位,第一层速度范围为161.5～2...     

矿井超浅层高分辨率瞬变电磁探测技术

为了减小矿井瞬变电磁探测盲区，提高探测精度，提出矿井瞬变电磁超浅层高分辨率探测技术。该技术不仅能够适用于常规的矿井地质探测，而且能够对矿井巷道顶板岩层裂隙等浅层地质体进行高分辨率探测，确保煤矿的安全高效掘进与开采。通过理论方法研究，确立了矿井浅层高分辨率瞬变电磁方法的可行性；设计硬件系统的发射电路和接收天线部分，使硬件系统能够适用于超浅层高分辨率探测；对数据采集软件以及数据校正方法进行分析计算，经过数据校正，提高了瞬变电磁浅层探测能力以及探测分辨率。通过矿井实测数据的分析与钻探验证情况的对比，说明该方法技术能够实现矿井瞬变电磁超浅层高分辨率探测目标，适用于矿井生产。      

极低频电磁波技术电磁响应建模及电离层影响分析

对极低频电磁波技术的理论进行讨论,首先根据研究对象和问题建立地质模型和相应的数学模型,然后根据电磁场理论选择了相适宜的计算方法,推导出水平长直导线接地源电离层、空气层和层状大地相互耦合频域电磁场响应的一般表达式。这些表达式将电磁响应和电离层的电导率等参数有机联系在一起,为极低频电磁波技术的正演计算以及极低频电磁波技术在资源探测应用中的可行性分析奠定基础。对理论地电模型的计算表明,由于电离层的存在使得电磁波在地面与电离层之间来回多次反射,从而改变了电磁响应曲线的形态。     

平行地下管线探测技术与方法的研究

平行管线是地下管线探测工作经常遇到的管网结构,由于其间距小于2倍埋深,存在电磁场的相互感应和叠加,使探测工作难度加大.在电磁法探测应用中,可分别观测磁场的水平分量(Hχ)、垂直分量(Hz),根据其分量曲线特征判断地下管线的数量、位置及走向,进而确定其埋设深度.实践证明,为减小旁侧影响,避免其它电磁信号干挠,合理选择激发方式、激发位置对探测效果影响很大.     

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。      

MT阻抗张量在二维与三维介质中的分析

大地电磁测深法主要研究岩石圈的电性结构,以及对高阻覆盖层下的低阻矿物进行探测。大地电磁测深法利用天然交变的平面电磁波(10~(-4) Hz~10~4 Hz)为场源,依据在地表观测到的包含地下地质体信息的电场值与磁场值计算出阻抗张量,并由阻抗张量计算出的视电阻率以及相位曲线特征来分析大地电性结构特征。通过对阻抗张量的旋转分析、SVD分解、通用分析以及阻抗张量扩展,来获得阻抗张量元素的地质信息,并提出了解决三维介质阻抗张量的计算方法。     

煤矿采空区探测中的瞬变电磁干扰压制

煤田瞬变电磁探测常在人文干扰较强的煤矿周边进行工作,采集到的二次感应场信号大多噪声水平较高,难以开展处理解释工作.为消除野外数据中的电磁干扰,根据衰减曲线形态特征,利用曲线斜率的平均值及方差统计作为干扰判别机制,并参考邻近未受干扰的测点特性,可以快速简便地压制干扰,较好地恢复原始信号.使用该方法对理论数据与实测数据进行了处理解释,结果证明了方法的有效性.将该方法应用于煤矿采空区探测中,压制干扰后的曲线反演解释异常显示出与已知资料高度的一致性,得到了与实际相符的结果.     

超低频电磁波遥感探测技术在煤田勘探中的应用

在介绍超低频电磁波探测基本原理、解释方法的基础上,使用由北京大学研制的超低频电磁波地下遥感探测仪,在安徽许疃煤矿、河南平顶山十三矿进行了实际探测,结合文中给出的解释方法对照探测结果对其进行了分析与改进。     

经验模式分解与小波变换在模拟信号中的对比分析

经验模式分解和小波分解是当前有效处理非平稳信号的两种时频分析方法,它们各具优缺点,适用于不同的领域。模拟信号突变性检测、趋势检测和频率检测的对比实验表明：在突变检测方面,小波分解优于经验模式分解;但经验模式分解在低频信号检测及趋势检测方面优于小波分解。     

基于小波变换模极大值的滑坡监测数据处理方法及其实现

首先给出小波变换模极大值法用于滑坡体位移监测曲线去噪的处理方法,并对该方法在MATLAB中的实现进行了研究和探讨,给出了实现的算法步骤以及相应的MATLAB程序代码。利用实际数据资料,在MATLAB下进行滑坡体位移监测曲线去噪试验,取得了较理想的效果。实验结果表明,将小波变换模极大值法用于滑坡体数据处理,不但可以有效地消除噪声,而且还可以保持信号的阶跃或突变点的位置不变。     

地裂缝三维地震勘查资料数字处理技术探讨

苏锡常地区地裂缝地质灾害发生地区,大都具备地震勘探条件,一是地裂缝在水平方向上的延伸具有方向性,二是在垂向上具有可分辨的拓展深度。在遭受地裂缝破坏的地区,其地震时间剖面将会出现反射波同相轴错断、反射波能量转换、反射层产状变化和反射波增减等特征。根据该区资料试处理效果及有关处理参数的测试原则,确定了地裂缝三维地震勘查资料处理流程:在预处理阶段,着重做好道编辑、静校正和反褶积;在部分时间偏移(DMO)叠加阶段,重点做好速度分析,剩余静校正;在叠加之后偏移之前做好随机去噪及偏移方法的测试;在偏移之后作好反Q滤波,信号增强等处理。另外还可进行波阻抗、振幅层拉平等特殊处理及三瞬处理。通过上述各项资料处理工作,为探测研究地裂缝分布规律提供了可靠的解释依据。     

地震资料分频处理效果

在地震资料信噪比较低，常规处理效果不理想的情况下可考虑采用分频处理。首先根据频谱分析，确定频带范围，再按反射波在频带内的能量分布，确定分频频带。充分利用各个频带的反射能量，在每个频带内进行分频精细处理，提高分辩率，达到分辩较小断层的目的。     

基于多道信噪能量统计的微地震有效信号识别方法

在微地震监测中有效微地震信号的识别是关键步骤。常规的微地震有效信号识别方法基于单道长短时窗能量比,受噪音影响较大,对于信噪比较低的事件无法准确识别。利用多道记录数据之间的信号相关性好而信号与噪音相关性差的特点,通过记录道自相关求取总能量和相邻记录互相关求取信号能量,以有效信号能量所占比即含信能量比作为门槛值进行有效信号识别,信号识别过程中利用多道互相关对噪音进行了有效压制,提高了微地震信号识别的压噪能力,通过模型数据和实际资料处理验证了方法的有效性。     

改进的曲波变换及全变差联合去噪技术

运用常规的基于曲波变换和全变差的联合去噪技术,可以有效地衰减随机噪声,较好地克服使用曲波变换带来的强能量团以及在同相轴边缘产生的不光滑现象,但是这种常规的联合去噪方法对有效信号有一定的损害。笔者采用一种多尺度多方向改进的Donoho阈值去噪思想,较好地克服了常规的联合去噪方法的缺陷,保护了有效信号。该方法在应用曲波变换去噪时,对每一个尺度的每一个方向都选取一个合适的阈值因子,而不是常规的方法对整个曲波系数矩阵只选取一个固定比例的阈值因子。理论模型与实际资料的处理结果表明,该技术最大限度地保留了地震数据的有效信号,在地震资料处理中具有较好的应用前景。     

影响隧道超前预报探测距离的因素探讨

这里通过生产试验数据,分析了震源能量的大小、地质情况差异、以及声波噪音是如何影响地震波信号质量从而影响探测距离的。通过生产实践总结,提出了较有效地提高探测距离的办法。首先可通过生产试验确定炸药用量,使激发能量既不对支护造成伤害,又能达到较远的探测距离;地质情况通过影响采集数据长度影响探测距离,该因素是客观因素无法控制的;声波噪音是最难控制也是对探测距离影响较大的因素,可以根据声波能量和叠加到有效信号的时间,计算出不受声波干扰的预报距离,为评价预报结果提供参考依据。减小声波的影响可通过增加偏移距和压制声波能量的方法,压制声波能量可通过控制炮孔深度和倾角,炮孔的封堵,接收器的合理安装来实现。在实践中控制好声波噪音的影响,是提高探测距离的较为有效的途径。     

提高深埋成品油管道探测精度的方法

为满足工程建设的需要,如何提高深埋地下管线的探测精度是探测工作中的难点.在地铁盾构土建施工的工地,采用FDEM (frequency domain electromagnetic method) 法对埋深约16 m的成品油管道进行探测,第一步是经过地面测线X方向的探测工作,确定了目标管道的走向Y并缩小了范围,因为受干扰物体的影响,所以两种工作频率探测结果之间的定深误差很大,尚未满足工程实际的需要;第二步是在经过距目标管道5.0 m处的两个孔内的Z方向进行探测,获得了离开目标管道较近“测线”上的H_z实测曲线;第三步是用H_z理论曲线与H_z实测曲线进行拟合反演,最终获得了定位、定深误差分别为20 cm、10 cm以内的探测精度,为地铁施工建设提供了精准的基础性技术资料.孔内Z方向的探测工作表明,“测线”离目标管道更近,又可以避开地面X方向测线上的干扰物的影响,可以提高探测精度.孔内探测是对地面X方向探测成果的检验,值得推广到对地面探测成果质量的验收中;采用拟合软件进行推断解释,是对探测数据的信息处理技术,将在FDEM法探测地下管线中得到广泛的应用.      

基于经验模态分解法与小波变换的长周期大地电磁信号去噪方法

针对大地电磁信号具有非线性、非平稳和非最小相位的特点,提出了一种基于经验模态分解法结合小波变换的联合信号去噪方式,将时间序列信号通过经验模态分解,利用连续均方误差准则确定原始信号能量转折点,进而再使用小波阈值去噪法对剩余固有模态函数分量进行去噪,最后重构出消噪信号。通过对实测信号处理前后结果的对比,表明了本方法能够有效地应用于信号时域去噪。     

小波分析在测井数据融合处理中的应用

受各种干扰和人为因素影响,单的地球物理测井信号曲线存在多解性和局限性。本文综合利用多条测井信号所反映的地层信息,应用小波分析方法,采用多尺度分析理论重构小波变换系数模极值,从而将多条测井曲线信号融合成条参数曲线。通过对融合后的参数曲线解译,增强了原始测井曲线中所包含的共有信息,削弱了单条测井信号中存在的偶然误差,使测井数据的可信度大为提高。阐述了数据融合处理的原理与具体方法,并结合工程实际分析了应用实效。该方法有助于更好地分析和解决实际工程问题。