并行电法矿井水害探测技术研究与应用

矿井直流电法通过获取巷道附近岩层地电信息来推断巷道掘进过程中的含(导)水构造,长期以来在矿井水害预测中发挥着重要作用。由于巷道空间有限,传统电法勘探采集数据信息有限且工作效率较低。因此,引入并行电法采集系统,以拟地震排列ABM装置进行数据采集,并针对不同的矿井水害类型,在物理模型实验中设计线型及U型观测系统,分别对底板及掘进前方埋设的异常体进行定位分析。反演结果表明,并行电法不但能够完成传统电法的各种探测方式,而且可实现电阻率的快速测量,获得更可靠的地电信息。将上述研究成果应用于实际矿井水害探测,客观地解释了工作面底板富水区域位置以及掘进前方的断层导水构造,为矿井水害防治工程提供了重要信息。     

时域激电单极～偶极测深数据转换为施伦贝格尔测深数据及其二维反演

这里简述并图示了单极～偶极和对称四极装置测深原理及野外布极方式。根据单极～偶极装置视电阻率与施伦贝格尔装置视电阻率存在的内在关系,以及"等效电阻率法",给出了施伦贝格尔装置视极化率与单极～偶极装置视极化率的数学式,即时域激电单极～偶极装置测得的电性参数数据,可以转换为施伦贝格尔装置电性参数的数据,并对这两种测深装置视电阻率、视充电率分别进行二维反演、成图及对比,结合测区简单的地质特征,显示出两种装置测深具有相同的地质勘探效果。     

时域激电单极～偶极测深数据转换为偶极～偶极测深数据及其二维反演对比

这里简述和图示了单极~偶极、偶极~偶极装置测深原理及野外布极方式。根据单极~偶极装置视电阻率与偶极~偶极装置视电阻率存在的内在关系以及"等效电阻率法",推导出了偶极~偶极装置视极化率与单极~偶极装置视极化率的数学表达式。将时域激电单极~偶极装置测得电参数的数据,转换为偶极~偶极装置的数据,并对二种测深装置视电阻率、视充电率分别进行二维反演、成图及对比,结合测区简要地质特征,显示二种装置测深取得了较好的地质勘探效果。最后,分析了这二种装置测深反演结果相异的原因。     

煤层顶板水渗流视电阻率响应实验研究

通过设计渗流物理模型进行室内实验,用网络并行电法技术采集渗流地电场参数,解编和计算得到视电阻率的动态响应图像,分析认为:煤层开采造成顶板岩层遭到破坏后,上覆水体通过导水裂隙带的渗流可以用视电阻率进行跟踪表达。在相同的时空背景下,随着水量的注入,低阻区的发展呈梯度状蔓延,梯度与水流方向一致。并行电法监测技术获取的视电阻率数据对于渗流场的响应是显著的。3种渗流条件下,视电阻率的变化幅度都已经达到渗流场视电阻率背景值的同一数量等级。视电阻率剖面图中,同时可以反映水的流向和到达位置。利用并行电法技术采集和处理而得到的视电阻率图像可判断煤层开采过程中顶板水情的变化,预测煤矿顶板突水危险,为矿井顶板水害的预警工作提供依据。     

时域激电单极-偶极、偶极-单极排列测深法二维地电断面成像

介绍了不对称测深法装置的测深原理;在吉林某地进行了激电测深勘探,结果显示:正向单极-偶极和反向偶极-单极采集的视电阻率、视充电率原始数据在拟断面图的分布特征,和大地电磁测深原始数据受到的静态效应类似,视电阻率、视充电率受局部地形和电磁噪声的影响,在拟断面图中呈假的带状异常。正向单极-偶极、反向偶极-单极装置获取的视电阻率、视充电率数据也可分别进行二维反演,但联合单极-偶极/偶极-单极装置测深二维反演地质结果最好,具有采集的数据量大、激电信号强 、穿透深度大、勘探精度高等优点,根据视电阻率、视充电率二维反演在地电断面成像技术,能够准确确定电性异常体的空间分布,为钻探验证电异常提供准确的地球物理依据。     

MN不等于零时水平层状大地直流电阻率测深曲线的计算

在MN趋于零时滤波计算三极装置直流电测深视电阻率的基础上,采用数值积分方法,导出了MN不趋于零时的三极(对称四极)装置直流电阻率测深曲线的计算方法。然后,利用三极和偶极的关系导出了水平层状大地偶极-偶极电测深的正演计算公式,并对水平层状大地的对称四极测深和偶极-偶极测深曲线进行了对比。     

高密度电阻率法在勘察黄土洞穴及岩溶中的装置适用性研究

为了探究高密度电阻率法各种装置的适用性,基于有限差分法进行高密度电阻率法二级排列、三级排列、温纳装置、偶极装置、微分装置、偶极—偶极装置、斯伦贝谢装置等7种装置高、低阻异常体正演模拟。通过模拟结果可以看出,偶极装置对于低阻异常体和高阻异常体的探测效果均比较好,温纳装置仅适用于高阻异常体的探测以及高低阻异常体分界面的划分,其他装置模拟得到的高、低阻异常体的形态或位置与实际情况有一定偏差。将模拟结果运用于黄土洞穴、岩溶勘察中,取得了较好的探测效果,可供类似工区参考使用。     

在已知油田上综合电测深曲线的分析

最近几年,人们提出了利用电法来寻找油气藏的可能性。如果从不同地电断面所表征的若干油田电测井资料的研究中,可以确定平均地电参数的话中,那么,利用各种电测深资料来定量解释异常是可以实现的。由深部含油层所引起的直流视电阻率异常,取决于含油层上下岩层的电阻率,以及所采用的电极装置形式。径向偶极装置将得到最大的异常值,其次才是其他电极装置,象施芦姆贝格尔装置和温纳装置。当目的层下部的电阻率比上部低的时候,就会获得最大视电阻率异常;视电阻率的相对异常总是和含油层与上覆岩层横向电阻的比值相同。当采用径向偶极装置的时候,有限延伸的含油层并不使无限延伸含油层异常值发生明显的改变,在此情况下最小极距大约为埋藏深度的4倍。在含油层附近,埋设一个供电电极就会使异常幅值增大;最大异常出现在和深度相接近的极距上。在若干油田中,只有0.1～10％的油田能够引起典型的视电阻率异常。对于较大的油田可以探测到这些异常,而对较小的油田则必须在改善电测深方法的探测能力之后,才能探测到它的异常。     

四极测深极距排列改进在桂阳宝山边部找矿中的应用

为查明测区目标异常体深部空间产状、埋深,在桂阳宝山边部找矿中,使用激电四极测深。对测深极距排列进行相应改进,在大极距区域构成等深模式,使测得数据在深部具有更高的采集均匀度,测深断面图件的深部细节更加突出,异常数值高低过渡平稳,有效提高对深部地质体的分辨能力。根据目标勘探深度与单位电极距间的关系,直接用断面图对目标异常体的深部空间情况进行了相应的解释,改变了极距排列改进前出现的测量数据杂乱与测深结果的对数解释模式。     

大功率多道密集排列滚动方式三极测深在地灾隐患勘查中的应用

大功率多道密集排列滚动方式三极测深是在传统电测深法基础上经过装置变换、改进而来的新型实用测深技术,相比常规的高密度直流电法,具有探测深度大、横向分辨率高、提供信息丰富(可同时提供视电阻率、充电率)、抗干扰能力强等特点,近几年广泛应用于多金属矿勘查、地质隐患调查、工程地质探查等领域,文章介绍了该方法的装置特点和工作流程,...     

二维视频谱参数正演计算

时域激电是应用最为广泛的地球物理方法之一,当今主流的时域激电仪可以采集到蕴涵频谱信息的多时窗视充电率,然而,其资料解释仍然沿用传统的方法,只利用了视电阻率和某一时窗的视充电率,其他数据则遭到弃用,造成了资源浪费。本文从点源二维直流电场的边值问题和视充电率的采集方式出发,采用等效电阻率方法,推导出Cole-Cole地质模型的多时窗2D视充电率的正演计算方法,利用最小二乘法实现2D视频谱参数的正演。算例表明,由时域激电数据中提取出频谱参数信息是可行的,频谱参数的运用可以提高时域激电的可靠性和准确性。     

两极排列的激发极化法

随着大面积激电普查找矿工作的开展,中梯排列显得很不适应.其缺点是装置笨重,山区工作不便;而且在低阻覆盖区,由于测得的一、二次电位低,数据的可靠程度差,使方法的探测能力降低.两极排列是B、N两极置于无限远的AM电位装置,有其独特的优点,特别适用于普查找矿工作.方法的特点和效果在有关的文献中已作过介绍.由于因循守旧或者是工作者的偏爱,在普查找矿工作中,未能多方面考虑经济因素,往往一开始就大面积地铺开中梯(或联剖)工作,两极排列至今仍未能推广.鉴于这种情况,我们     

高密度电阻率法二维勘探数据的三维反演及其在岩溶探测中的应用

三维高密度电阻率法可以有效地解决二维高密度电阻率法在探测空间形态上的不足。将高密度电阻率法二维勘探数据做三维反演,不仅实现了地下空间结构的三维电阻率成像,还克服了传统三维高密度电阻率法在经济成本上的限制。将此方法应用到岩溶勘探中,利用DUK-2A高密度电法仪系统采集数据;然后,把二维高密度数据拼接转化成三维可反演数据,再将反演得到的结果通过三维成像软件实现任意三维地电切片,从而获得丰富的地电结构信息;最后,结合三维切片与钻孔资料对溶洞进行解释,为工程的顺利施工提供科学依据,从而证明该方法的可行性和有效性。     

精细高密度电阻率法在白云岩矿采空区中的应用

采用小间距精细高密度电阻率法,选用对称四极装置方式对华北某白云岩采空区进行探测,清楚地探测到破碎带位置,较好地圈定出采空区的影响范围和深度,充分说明了高密度电法在采空区探测中的可行性和实用性。     

三电位测探法及其在岩溶地区的应用

<正> 三电位测深是由三种简单的测深装置组合而得的直流电阻率测深法。它不仅能探测水平层状电性层的垂向分布、埋深与厚度,而且更适于探测非水平层状的近似球体的等轴状或其它不规则形状的电性体。所谓三电位法,实质是在每个测点上同时观测对称、偶极、交叉三种装置的电阻率。它的布极方式通常采用温纳排列,即相邻电极间距相等(如图1所示)。野外实测时,只需一次布极,通过一个转换开关来改变供电极和测量极的相对位置,便可得到三种装置的电极排列方式。      

电阻率/激电测深二维人机交互正演模拟

在有限元点源二维电阻率正演基础上,针对传统对称四极装置其电极距跨度大且不等间隔分布等特点,提出将整个正演计算区域划分为目标区、观测区和扩展区三个区域,在观测区域先采用等间隔剖分,然后在区域中插入实际电极作为正演计算节点的剖分方式,同时将无穷远边界条件简化技术引入到正演计算中,并结合人机交互与可视化技术实现了大极距电阻率/激电测深的二维正演模拟。最后通过对相关模型的试算结果表明,作者在本文中提出的针对传统对称四极装置电阻率/激电测深的二维正演模拟技术是有效可行的。     

采空区含水性探测的综合电法勘探应用研究

以晋北某矿区为例,选择使用以重叠回线瞬变电磁法为主,2个AB极距的直流电阻率剖面法为辅的物探方法,开展采空区含水性探测应用研究.复合对称四极直流电阻率剖面中小的AB/2极距为40米,大极距为160米,研究中分别对对固定MN极距20米与MN/AB比值1/4进行了对比试验,并就大极距AB为320米时的不同MN视电阻率进行了对比研究,结果表明直流电剖面法受地形和MN接地电阻的影响较大,而复合对称四极电阻率剖面的视电阻率比值可以较好地减少这种干扰.实例表明瞬变电磁法在采空区含水性探测中适合全区大面积开展,在初步解释得到含水重点异常区后再进行对称四极复合电阻率剖面探测,并利用复合对称四极的视电阻率比值法确定采空区富水性,其成果会更可靠.     

电测深法视电阻率对介质电阻率偏导数的计算

在前人工作基础上,对电测深法一维正演解析解递推电阻率转换函数求偏导,给出了电测深法视电阻率对介质电阻率偏导数的解析计算方法;根据Seigel体激发极化理论,采用视电阻率对介质电阻率偏导数矩阵的线性组合,计算出了电测深法的视极化率,其结果与"等效电阻率法"计算视极化率最大相对误差小于1.1%。在一次正演计算过程中就可以同时得到视电阻率、视极化率以及视电阻率对介质电阻率的偏导数矩阵,提高了计算效率,也为后续的多层地电模型电测深法数据优化反演计算提供了关键性技术。     

LQC—Ⅱ型三维电阻率采集系统的设计研究

本文设计一种三维并行直流电法勘探系统：LQC—Ⅱ型三维电阻率采集系统,由主机、电测子站和多模式智能电极三部分组成。主机控制电测子站完成16通道、24位数据电性数据的并行采集与传输,每个电测子站控制与之相连的16个电板的同步与状态转换。以1台主机控制16个电测子站和256个智能电极对水池低阻体模型进行电极扫描式测量,获取32640个数据的测量为例,整个测量时间约30分钟。     

高分辨电阻率成像在铁路勘察中的应用

介绍了两个高密度电阻率成像技术在中国西南铁路勘察中的应用实例。数据采集采用supersting~R8/IP高密度电法仪,采用5m道距,每个排列84道。依据野外装置试验结果,固定测量电极(MN)的施伦贝尔排列方式,随供电电极距(AB)增大,采集的数据质量变差,因而采用不同测量偶极距的施伦贝尔排列。在XM的应用实例中,高密度电阻率成像成功探测了喀斯特地貌区的浅地表结构,查明暗河和多处溶洞,探测结果表明:暗河区发育较大范围的低阻,岩溶主要表现为低阻圈闭特征。在DF的实例中,高密度电法主要用于探测隐伏的煤层和采空区,结果表明:煤层和软质岩类具有明显的低阻特征,在灰岩区有显著的电阻率差异,但由于煤层和采空区都呈现显著的低阻特征,因而高密度电法在探测煤层中的小采空区依然有较大的难度。试验结果表明,即便采用0.5m的道距,依然难以圈定采空区的形态和精确位置。