航空瞬变电磁法在内蒙古巴林左旗地区圈定含水地层中的应用

巴林左旗是内蒙古赤峰的典型缺水区域,水资源的匮乏制约了地区的农牧业发展,圈定含水地层对本区具有重要意义.为了实现地下水增储,使用直升机瞬变电磁法,勘探本区地下水资源.在工作中对航空瞬变电磁数据进行视电阻率-深度计算,dB/dT感应电动势分析,衰减曲线特征分类,最终圈定本区含水地质体,给出了含水地层平面及空间展布特征.推...     

大倾角多煤层采空区的探测研究

针对鹤岗矿区大倾角多煤层采空的实际情况,在充分进行地质调查的基础上,选用地面电法进行采空区勘探。首先根据瞬变电磁法的电位单枝衰减曲线、视电阻率曲线等异常响应特征进行定性确认是否存在采空区,再通过视电阻率断面图进一步划定采空区的范围及富水性。选用直流电剖面法三极装置对多层采空区及积水情况进行探测,最终确定该矿区3#、9#、11#及21#等多煤层采空区位置及积水区范围。根据矿区验证钻孔揭露的煤层采空区对应的视电阻率值变化情况,修正视电阻率"门槛值",对视电阻率断面图进行二次解释,重新圈定的采空区范围与积水情况与钻孔资料高度吻合。     

煤矿采空富水区瞬变电磁法探测及三维可视化应用

随着煤矿采空区探测难度及精度的逐渐增大,基于物性数据体的三维可视化分析已成为煤矿采空区精细化识别的主要发展方向。采空区探测方面,瞬变电磁法是目前采空富水区探测的主要方法,利用瞬变电磁仪能有效采集电磁信号并反演视电阻率数据体;三维可视化分析方面,利用三维可视化软件显示物性数据体能细致反映物性异常,提升采空区解译识别精度。本文以川南某煤矿采空富水区瞬变电磁法探测及三维可视化应用为例,采用瞬变电磁仪采集电磁数据并利用三维可视化软件开展视电阻率数据体三维可视化分析,经钻探验证,最终有效识别了煤矿采空富水区空间分布。     

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。     

不同装置瞬变电磁含水异常特征分析

利用不同埋藏深度和倾向的板状体模拟含水裂隙和采空区,通过简单的理论计算,给出了瞬变电磁法的定源回线中心测量和重叠回线装置对该含水地质体的二次场响应特征。理论分析与实测数据表明,定源回线中心测量和重叠回线装置的含水地质体的视电阻率异常特征较大差异,对于含水采空区,前者表现为低视电阻率,后者则显示为高视电阻率;对于含水断层裂隙,二种装置的视电阻率拟断面图均表现为视电阻率等值线的近似直立。另外对于瞬变电磁二次场,定源回线中心测量装置会在含水地质体最浅部的地面投影点附近存在一个过零点,过零点两侧二次场的极值大小决定了含水地质体的赋存形态;重叠回线装置会在含水地质体最浅部的地面投影点附近存在一个极小值,极小值两侧二次场的极大值大小可确定含水断层裂隙的倾向。     

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。     

煤矿采空区勘探实例

应用瞬变电磁法确定煤矿采空区及积水采空区十分准确,本文介绍了应用该方法确定某煤矿采空区及积水采空区。首先确定煤矿各种围岩阻值,通过钻孔孔旁视电阻率ρτ曲线与钻孔柱状对比,为异常解释建立理论模型,根据瞬变电磁实测数,通过分析,结合煤系地层的物性特征分析,确定煤矿采空区及积水采空区。     

基于深度学习的中心回线瞬变电磁全区视电阻率计算

深度学习是人工神经网络算法的扩展,对复杂函数有很好的逼近能力,本文将其引入用于瞬变电磁视电阻率计算。首先,建立归一化感应电动势与瞬变场参数单一映射关系的5层深度神经网络,通过对单一隐含层不同神经元个数所训练的误差情况进行分析,确定5层深度神经网络各隐含层神经元个数为13,8,5,8,13。训练算法选择了改进的具有自适应学习率的Nadam算法,该算法可加速训练过程。对训练好的深度神经网络模型进行仿真实验,采用典型地电模型加以验证,发现其对不同的地电模型均具有较好的反映,证明本文采用的基于深度学习计算视电阻率的可行性。应用结果表明训练好的深度神经网络模型可快速准确计算视电阻率。     

大定源回线TEM地空系统全域视电阻率定义

介绍了一种快速有效的瞬变电磁地空系统全域视电阻率定义方法。利用磁场垂直分量与水平分量的时间域响应定义地空系统全域视电阻率,实现全空间、全时域视电阻率定义。通过深入分析均匀半空间中地空系统的电磁场表达式,发现地空系统的时间域磁场响应可以用与地面类似的多项式表示,利用视电阻率平移算法,实现全域视电阻率定义。理论模型计算表明,该算法无需迭代,速度快且精度高。最后,对比分析了磁场强度法与感应电动势法定义视电阻率对于异常体的分辨能力。     

综合勘探技术在采空区探测中的应用

以某整合矿井为例,提出了地面与井下物探相结合方法,即:首先通过三维地震勘探圈定采空区分布,在此基础上选择某一采空区作为地面瞬变电磁法工作区,验证采空区的含水性,最后通过井下瞬变电磁法及钻探实现对异常区域的精确定位。某采空区探测实例表明:三维地震勘探方法对地层连续信息反映明显,可较好的确定采空区的位置及深度,但对富水性无法解释;瞬变电磁法对低阻异常灵敏,可准确反映含水异常的范围;井瞬变电磁法及钻探因离异常距离较近,可更好的获得地层信息,对异常位置的确定更为可靠。     

浅部采空区电磁场特征分析研究

目前采空区探测的技术手段主要有地质调查,地球物理探测和钻探。对于老采空区,往往无矿产勘查资料和历史矿产开采资料,地质调查远不能准确固定采空区范围,只能依靠地球物理探测工作来确定采空区范围.深度和边界,之后用钻探验证。对于浅部小窑采空区,目前常用电磁类方法有高密度电阻率法和地质雷达。本文通过分析高密度电阻率法和地质雷达探测采空区的成果案例,总结了浅采空区电磁异常特征。通过对比分析自然条件下地层和采空区地层的电磁场特征,研究判定采空区边界和深度的方法。     

井中板状矿体瞬态异常二次场数值模拟

通过研究井轴附近矿体瞬态场的响应特征, 为井中瞬变电磁场的勘探提供可靠的依据.应用时域有限差分法和Mur吸收边界, 对磁偶源产生的瞬变电磁场进行三维数值模拟, 建立了全空间内不同埋深、不同大小、不同倾角的低阻矿体和高阻矿体的地电模型.在数据处理过程中, 排除导电全空间对二次场的影响, 得到反映目标体异常情况的异常二次场.通过分析不同导电模型瞬变场的特征规律, 结果表明: 不同埋深、大小、倾角和电导率的矿体具有不同的响应特征, 且差异较大.该方法对识别井中板状矿体有较为明显的作用.      

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。      

TEM一维反演技术在老窑水勘查中的应用

近年来,瞬变电磁法已成为煤矿水文地质勘查方面首选的物探手段,但受勘探精度所限,在以巷采方式为主的老窑积水勘查中应用较少。利用瞬变电磁法多年来所取得的探测经验,通过对OCCAM反演技术进行深入研究,应用该反演方法对探测资料进行解释,在宁夏盐池某煤矿成功探测了老窑积水的位置及分布范围,并得到了后期钻探验证,勘查成果为矿井防水系统的设立和综合防治水体系的构建提供有力的依据和基础资料。采用瞬变电磁法探测以巷采方式为主的老窑积水,选取有效的反演方法予以解释,可以在浅、中埋深地区取得较好的勘探效果。      

基于瞬变电磁法的陇东煤矿采空区水文地质勘探技术研究

煤矿开采会破坏地层地质结构,造成采空区地表断裂、下沉塌陷等危害。为避免这一问题,需准确探测煤矿采空区水文地质,为此提出基于瞬变电磁法的煤矿采空区水文地质勘探技术。该方法以甘肃省陇东煤矿采空区水文地质为主,分别分析了甘肃省煤矿采空区的地形地貌、地层岩性、水文地质特征,根据分析结果估算瞬变电磁法在水文地质勘探时的最大勘探深度,确定瞬变电磁法的工作参数。依据勘探结果确定煤矿采空区水文地质的异常范围,以此实现煤矿采空区水文地质勘探研究。在实际应用中有效探测出了地层塌陷位置发生高阻半闭合异常现象,且除高压线外煤矿采空区其余位置的干扰电压较小。     

高阻空洞的瞬变电磁响应特征及其探测效果

通过球体电磁响应的计算,对低阻围岩中高阻球体模型电磁响应测量结果进行了分析,获得了高阻球体的异常特征。对干旱地区深埋土洞的工程探测结果表明:高阻土洞的瞬变电磁响应特征与模拟实验结果类似,对高阻目标体具有较好的探测效果;高阻体引起的瞬变电磁场异常范围大于目标体实际规模。      

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。     

E-E_φ、E-E_x广域视电阻率对比与应用

在准静态极限条件下,利用水平电偶极子电磁场电分量的表达式,讨论了Eφ分量、E x分量的幅值范围。在均匀半空间的条件下水平电场Eφ分量、E x分量幅值范围不同,测量Eφ分量计算广域视电阻率可以扩大野外的观测扇区,减小施工成本。数值计算结果表明广域电磁法也有近区的存在。通过二层地电模型的正演理论曲线的讨论以及野外实测数据的对比与分析,发现E-Eφ分量定义的广域视电阻率受观测角度的影响较E-E x广域视电阻率小,在相应的观测扇区内不会发生视电阻率曲线畸变。     

井下瞬变电磁仪硬件对致灾水体分辨能力的评估

井下瞬变电磁随掘探测技术是探测掘进面前方致灾水体的有效方法,从硬件方面评估仪器对致灾水体的分辨能力,是仪器能够在井下正确使用的重要手段。通过比较二次场绝对差和仪器分辨率、叠加后背景噪声之间的大小关系,分析含水致灾体识别的硬件条件和评估依据;提出从硬件方面评估井下瞬变电磁对致灾水体分辨能力的计算方法:根据致灾水体结构建立三维地质模型,推导梯形波关断与负阶跃波关断二次场感应电压的关系,在GPU上采用全空间三维有限差分并行算法计算了致灾水体二次场响应;测量某瞬变电磁仪的关断时间和综合噪声,根据致灾水体的硬件分辨依据,从硬件方面评估井下瞬变电磁仪对导水陷落柱、充水采空区的分辨能力。为井下瞬变电磁探测仪器的研制和现场准确探测提供技术参考,具有重大的研究意义。      

三分量地-孔瞬变电磁法积水采空区探测试验

孔中物探方法是近几年行业研究的热点,考虑到金属矿上应用较成熟的地-孔瞬变电磁法具有径向探测距离远,数据信号不易受地面电磁干扰影响等特点,将其应用到煤矿积水采空区探查领域。采用三维时域有限差分算法对钻孔不同方位的积水采空区模型的总场响应、异常响应进行了数值模拟,总场三分量对积水采空区反映明显,异常场三分量形态组合能判别异常体的方位。采用等效涡流原理,研究了利用异常场三分量来反演异常体的位置、倾角和规模等参数的空间定位算法。通过不同方位的理论模型测试,不同时刻的反演等效电流环大小、位置的组合能反应含水采空区的空间位置及规模。最后在陕北某矿针对已知含水采空区开展地-孔瞬变电磁法探测试验,采集的三分量信号光滑可靠,且异常反应明显,并对不同时刻的异常场三分量数据进行反演处理,反演结果与实际采空区位置和规模基本一致,证明该方法可作为煤矿钻孔中探查积水采空区的有效手段。