瞬变电磁法探测岩浆岩侵入煤层范围浅析

岩浆岩侵入煤层后,破坏了煤质,造成了煤炭资源的浪费,同时更给煤矿的安全生产带来隐患,探测岩浆岩侵入煤层范围具有重要意义。本文总结了岩浆岩侵入煤层后的电性特征,简要叙述了瞬变电磁法（TEM）的原理及特点,并以山西大同煤田同忻井田为例,介绍了瞬变电磁法探测岩浆岩侵入煤层范围的方法：岩浆岩侵入煤层后,引起二次场电位、视电阻率值这两个电性参数产生异常特征,根据这些异常特征可以有效探测岩浆岩侵入煤层范围。通过实例证明,利用瞬变电磁法探测岩浆岩侵入煤层的范围,是可行有效的。     

SOTEM一维等效源反演方法

电性源短偏移距瞬变电磁法(SOTEM)是一种探测深度大、精度高的瞬变电磁工作形式,一维反演是目前SOTEM数据处理解释的主要手段。从电性源瞬变电磁场的扩散理论出发,研究了针对SOTEM的一维等效源反演方法。研究表明,传统的等效源反演方法对于实施近源观测的SOTEM并不完全适用,在早期会造成反演电阻率严重偏离真实值的情况。针对上述情况,提出了采用全期视电阻率进行校正的方法。理论模型的计算和河北某金矿的实际应用表明,经过校正后的反演算法在全期内都能很好地反映地层的真实电性分布。     

榆林地区浅埋煤层采空区电法综合勘探技术

为探明榆林地区浅埋煤层不明采空区,分析了其浅埋煤岩层垂向、横向正常电性特征以及存在采空区时的异常电性差异特征,从而确定榆林地区具备使用瞬变电磁法和高密度电法探测采空区的电性基础。然后开展了瞬变电磁法和高密度电阻率法探测的施工参数试验,建立相应的施工技术体系,实现了榆林地区浅埋煤层采空区的有效综合勘探。结果表明:(1)榆林地区正常地层垂向电性呈稳定的"低阻-高阻-低阻"趋势特征,而当煤层中存在地质异常体时,横向差异明显,出现不连续的高阻或低阻特征;(2)瞬变电磁法采用240 m×240 m发射线框、14 A发射电流、25 Hz发射频率、2048次叠加次数,高密度电阻率法采用20 m接收极距,这些施工参数可以满足榆林地区浅埋煤层采空区的电磁法探测要求;(3)瞬变电磁法、高密度电阻率法探测的异常区范围基本一致,在两种方法重合异常区打钻揭露采空区,说明两种方法可互相补充、验证,为应用于榆林地区煤层采空区综合物探的合理手段。     

回线源瞬变电磁测深快速反演方法

回线源瞬变电磁测深法(简称瞬变电磁法或TEM法)是以不接地回线为场源,在回线内、外测量电磁场的一种电磁测深方法,已经广泛用于固体矿产、工程地质和水文地质调查工作之中[1,2]。目前,回线源瞬变电磁法主要采用中心回线和重叠回线两种测量装置,测量回线内垂直磁场产生的感应电动势。“烟圈”反演方法是瞬变电磁反演的主要计算方法,“烟圈”反演利用地表瞬变电磁响应与某时刻电流源镜像等效原理,计算勘探深度和对应电阻率。这里给出了回线源瞬变电磁测深一维“烟圈”反演解释方法的基本原理、计算方法和应用实例。结果表明,一维“烟圈”反演解释结果纵向分辨率较高,能反映出地下电性变化情况,可以用于瞬变电磁测深资料解释工作。     

电性源瞬变电磁全区视电阻率定义

电性源瞬变电磁法是目前研究的热点,研究该方法的全区视电阻率定义同样很重要。文中给出了一种快速有效的全区视电阻率定义方法,利用该方法可以快速计算电性源瞬变电磁多分量的全区视电阻率。利用均匀半空间磁场强度响应曲线的平移伸缩特性实现视电阻率定义,该算法无需迭代就可以直接计算,速度快,精度高。最后,对比了水平磁场分量和垂直磁场分量定义的全区视电阻率对地层的分辨能力。结果表明,两种分量定义的全区视电阻率有相同的分辨能力,给电性源瞬变电磁法的多分量综合解释技术奠定了理论基础。     

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。     

瞬变电磁法在煤矿不明采空区积水探测中的应用

为了减少煤矿透水事故的发生,采用瞬变电磁法对不明采空区积水情况进行探测。瞬变电磁对低阻反映异常灵敏,能够依据视电阻率的变化来判断采空区的积水性,提高了对采空区及其积水情况的探测效果。在现场踏查以及资料分析的基础上推测早期矿井对各个煤层的开采情况;根据瞬变电磁法工作原理以及采空积水区地球物理特征确定了对测试结果的解释方法,然后对典型测线多测道电压剖面图、视电阻率拟断面图、典型测道等电压值平面图和等视电阻平面图进行分析,确定2#和6#煤层的采空积水区的位置和范围。     

瞬变电磁法对低阻薄层的分辨能力研究

从垂直磁偶极源激发的频率域电场出发,采用回线源瞬变电磁法一维正演方法,分别计算了低阻薄层随埋深厚度比和电阻率差异比变化时的感应电动势。依据电磁法探测的体积效应,对传统二分法进行了改进并定义了全区视电阻率的计算方法,并在此基础上分别绘制了低阻薄层埋深厚度比为1∶1.2、1∶1.5、1∶2及1∶4,电阻率差异比为1∶5、1∶10及1∶20的视电阻率曲线。通过对比不同地电模型视电阻率曲线的特征,指出了不同电阻率差异比时,瞬变电磁法对低阻薄层的分辨极限,归纳了瞬变电磁法对低阻薄层的识别及分辨能力,这对于研究地下水平层状介质的垂直电性变化具有重要意义。     

瞬变电磁全区视电阻率数值计算方法研究

基于均匀半无限介质空间中场的表达式,给出了一维层状介质中心回线装置瞬变电磁测深法的全区视电阻率定义,研究了三种全区视电阻率的数值计算方法。特别是在计算的过程中,利用分段计算,解决了全区视电阻率解的非唯一性问题。同时引入二分查找法,解决了隐函数的反函数求解问题。通过正演建模和烟圈反演,进一步对比分析了三种计算方法,这在瞬变电磁测深资料的定性解释中,正确反映地下一维电性层电性垂向的变化特征具有重要的意义。     

瞬变电磁法在煤矿采空区注浆效果检测方面的应用

通过对某煤矿采空区进行瞬变电磁法勘探及注浆效果评价实例分析,证实瞬变电磁法不仅能准确圈定采空区的分布范围,而且能有效检测采空区注浆后的工程质量。利用瞬变电磁法进行采空区注浆前后的检测评价,须采用相同的勘探网度及测点布设,相同的数据采集参数及处理方法、处理流程及处理参数等。实例表明采空区的电阻率异常值及分布范围在注浆前后有明显的差别,表现为电阻率等值线的起伏形态、梯度、展布方向等特征存在着较大差异。     

TEM探测深部煤层上覆多电性层的OCCAM反演

瞬变电磁法（TEM）以其对低阻体反映灵敏而被广泛用于煤矿水文地质勘探中,当煤层埋藏较深,上覆地层纵向上有多种电性层存在时,瞬变电磁法晚期经验公式计算结果已不能反映实际情况。通过深入研究OCCAM反演算法,认为选择使误差目标函数达到最小的正则化参数,在反演迭代步长过大时进行压缩迭代步长的控制方法,以及最光滑的模型约束,可以提高反演分辨率。在瞬变电磁数据处理中使用加入了上述参数、控制和约束的反演技术,经对理论模型数据进行反演,反演结果与模型的电性分布规律吻合,表明算法正确;在华北煤田深部采场的瞬变电磁法探测应用中,OCCAM反演分辨出了煤层上覆多种电性地层,效果较好。      

时移瞬变电磁用于孔组抽水试验监测探讨

以伊敏煤田河东矿区第二煤矿水文地质补充勘探资料为例,采用时移瞬变电磁方法,对其岩层内流体移动引起的电性变化进行监测,以获取准确的水文地质参数。本次4个抽水钻孔布置在先期开采区域的中心位置,同时抽水,抽水层段为15煤层上部含水层。瞬变电磁法采用大定源回线装置,分别在抽水前、最大降深等时段进行3次观测,每次观测时间24 h,对3次观测数据分别进行处理形成3个电阻率数据体。通过对抽水前后视电阻率拟断面图、d B/d T差值等图件的分析,表明抽水对15-1煤顶含水层影响强度较大,且该含水层可能与煤层存在越层补给;抽水影响深度为30~50 m,与各孔降深一致;勘探范围内东北方向水体的补给较大,且孔组抽水的影响半径远远大于本次瞬变电磁监测区域面积。     

磁源瞬变电磁法中心回线装置全程视电阻率定义及计算

讨论了磁源TEM中心回线装置全程视电阻率的计算问题。利用电偶极子的瞬变场叠加来计算磁源TEM中心回线装置的瞬变场,均匀半空间的计算结果表明,该方法是可行的。用电偶极子的瞬变场定义了磁源瞬变电磁法中心回线装置全程视电阻率,通过对二、三、四层电性断面的视电阻率的计算,并与TEM晚期视电阻率进行了对比,说明了该定义的优越性。实测磁源TEM资料的计算表明,用电偶极子的瞬变场定义的磁源瞬变电磁法中心回线装置全程视电阻率较好地反映了电性断面特征,其对浅层磁源TEM探测及资料解译具有使用价值。     

煤田电法勘探中的TEM地形校正方法

在煤田瞬变电磁勘探中,由于煤层埋藏较浅,地形影响程度较大。从煤田TEM勘探中较常用的深度计算公式出发,分别计算出地形变化对感应电动势以及衰减时间的影响程度,把这两个影响因子代入到参数中,重新计算出视电阻率,再根据新的视电阻率计算深度,得到了一套较实用的煤系地层情况下的地形校正方法;编制了相应的软件,可实时显示校正前后剖面对比。经理论模型与实际资料检验,证明了该方法及软件的有效性。     

定源回线瞬变电磁x分量视电阻率计算方法

为获得定源回线瞬变电磁x分量的视电阻率,将定源回线等效为多个垂直磁偶极子,从而计算得到定源回线x分量瞬变响应结果.通过均匀半空间的瞬变响应值来拟合实测瞬变响应每一时间道的值,将均匀半空间的电阻率值定义为该时间道的视电阻率值.计算结果表明该方法有效,计算精度能够满足要求,可为定源回线瞬变电磁法多个分量综合解释提供必要的基础.     

利用瞬变电磁法监测煤矿含水采空区

为了调查和监测山西省中部某个变电站周边采空区的活动情况,使用瞬变电磁中心回线法前后三次进行探测,探测结果显示每次采空区范围在不断扩大,地面出现明显的下沉和塌陷,说明该地区极不稳定。通过瞬变电磁法可以快速获得浅部至中、大深度地层的电性信息,能够较好地解释采空区地质问题,取得令人满意的探测结果。     

基于频散测试分析的时频电磁资料校正处理及储层评价

时频电磁法(TFEM)作为一项比较成熟的油气检测技术,在国内外已得到了广泛的应用.在时频电磁解释过程中,主要采用电阻率和极化率联合定性检测,不能给出含油气的定量评价,并把地层电阻率视作与温度、压力无关的量.但随着地层深度增加,地层的温度、压力变化会对电阻率产生影响.由温度、压力的变化引起的电性变化会给储层解释带来误差.通过对岩石的频散测试,分析岩石电性参数随频率变化的规律,并结合岩石的频散性质研究了地层电阻率受温度、压力影响后的变化特征,而后通过拟合获得岩石电阻率与温度、压力的近似关系式.利用恰当的温压-电阻率函数,对时频电磁储层数据进行电阻率校正;利用校正后的电阻率数据,基于Archie公式计算研究区储层目标段的饱和度,并对储层进行了定量评价.     

瞬变电磁法磁场及其视电阻率研究

文章给出了瞬变电磁法野外勘探中由感应电压求取感应磁场的方法,与理论计算结果的对比说明了方法的可行性.应用该法对实际资料进行了处理解释,它表明感应磁场提高了数据的信噪比,且它的视电阻率具有更准确的解释深度.     

计算矩形大定源回线瞬变电磁测深全区视电阻率

介绍了矩形大定源瞬变电磁测深全区视电阻率的计算方法。根据大定源感应电动势关于电阻率非线性变化特点,利用二分法计算感应电动势的全区视电阻率。在此过程中,计算首先从早期感应电动势开始,并将计算得到的视电阻率作为下个窗口视电阻率计算的依据。以此类推,得到全部时窗的视电阻率。理论模型和实际数据的计算结果表明文中提出方法的有效性和正确性。     

电性源瞬变电磁对薄层的探测能力

电性源短偏移距瞬变电磁法是目前的研究热点。针对地球物理勘查中经常遇到的薄层探测问题,以接地长导线源一维正演为基础,通过定义垂直磁场的相对异常,分析对比了电性源瞬变电磁法对不同电阻率、不同厚度、不同埋深的薄层的探测能力,并讨论了不同偏移距对探测灵敏度的影响。最后将电性源瞬变电磁法与回线源瞬变电磁法以及可控源音频大地电磁法进行对比,探讨不同电磁法装置对薄层的探测能力。结果显示,薄层电阻率越低、厚度越大、埋深越浅、观测偏移距越小越有利于电性源对薄层的探测;时间域电磁法对低阻薄层探测能力优于频率域电磁法,当偏移距较小时,电性源瞬变电磁对薄层的探测能力和回线源相当。