矿井三维瞬变电磁技术及其应用

随着矿井深部煤炭的开采,井下水文地质条件越来越复杂,矿井瞬变电磁探测已成为有效解决该问题的一个重要手段.根据电磁感应一次场及二次场的感应原理,分析了瞬变电磁探测过程;并从晚期电阻率计算、异常干扰校正、基于Maxwell方程组推导的时深转换、三维距离加权反比插值运算、球坐标系的三维数据提取方面阐述了矿井三维瞬变电磁技术;运用该技术在山西焦煤集团东曲矿进行井下水仓的探测对比实验,结果表明:该技术不仅可以探测含水异常体位置,还对异常体形态有较好的反映.     

地面-井下双源瞬变电磁立体探测模拟研究

在探测地下、井下或巷道下方的局部异常体时,地面瞬变电磁信噪较低而井下瞬变电磁发射磁距受限,因此探测深度较小。为解决这个问题,本文提出了一种地面大回线仅发射+井下重叠回线发射接收的地面-井下双源瞬变电磁立体探测方法。通过COMSOL软件数值模拟与室内水槽试验,模拟了四种不同的瞬变电磁装置(井下重叠回线,井上大回线发射+井下小回线接收,地面中心回线,地面-井下立体探测)探测。数值模拟结果发现地面-井下双源装置的感应电位曲线幅值最大且灵敏度最高;室内模型试验结果绘制成感应电动势多测道剖面图,分析比较其曲线特征,表明地面-井下瞬变电磁立体探测明显优于其他三种瞬变电磁装置,其效果非常明显、稳定且磁感应强度更高,与数值模拟结果一致。因此,地面-井下双源瞬变电磁立体探测方法可行且值得推广。     

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...     

含水采空区全空间瞬变电磁响应分析

针对含水采空区全空间瞬变电磁响应信号识别问题,采用有限元数值模拟及现场实测方法,基于电动势—视电阻率及对应时深转换关系,获取了全扇面视电阻率随深度变化的空间分布规律,提取了低阻异常区测点感应电动势衰减曲线,得出了测点随探测角度变化的电动势量化变化规律.基于上述研究,开展了井下钻探验证及钻孔窥视,并对现场钻孔出水水样进行...     

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。     

起伏地形下地面瞬变电磁法三维正演数值模拟研究

瞬变电磁法在地形条件复杂的地区应用时,勘探效果往往不理想,究其原因,主要是忽略地形因素影响致使解释结果偏差较大.笔者采用三维时域有限差分法模拟起伏地形下瞬变电磁响应,通过麦克斯韦方程直接导出瞬变电磁扩散方程,引入虚拟位移电流项构建时域有限差分方程.首先,针对均匀半空间模型的计算结果与解析解进行对比,检验本文算法精度;然后,模拟分析了山峰、沟谷模型的地形响应特征,得出早期信号表现为两种特征,沟谷地形,早期“前段”较正常地形感应电动势值减弱,导致“假高阻异常”,早期“后段”较正常地形感应电动势值值增强,导致“假低阻异常”,山峰地形特征恰好相反,至晚期地形影响呈逐渐减弱的趋势;最后,通过实测数据证实正演模拟结果的正确性.研究结果对地形效应识别及校正工作具有较好的参考意义.     

矿井瞬变电磁法多匝小回线装置电感效应的理论研究

由于线圈的自感耦合作用,使瞬变电磁早期时间道信号严重失真。为研究瞬变电磁早期信号的特性,讨论多匝线圈与单匝线圈的自感系数的关系,得出线圈自感信号振幅的理论表达式,并推导出单匝和多匝回线的电感公式。分析瞬变电磁发射回线等效回路的暂态过程及感应电动势的产生和衰减规律。影响早期信号的因素为线圈自感信号,它的衰减不仅与时间有关,而且与等效回路的材料有关。该项研究对进一步研究瞬变电磁早期场的附加效应打下了基础,同时为提取早期数据的研究提供参考。     

瞬变电磁法多匝小回线装置实验对比

采用实验方法对多匝同一小回线和重叠小回线两种瞬变电磁法工作装置进行了对比研究,探讨了两种装置参数随线圈匝数的变化关系,从而为野外实际勘探提供数据参考。首先在地下一定深度埋置一低阻体,在该低阻体正上方布置一条测线,然后先分析单点数据的发射磁矩、关断时间、感应信号强度随线圈匝数的变化关系,在此基础上对比不同装置随线圈匝数变化的多测道剖面图,分析两种装置的异同点。实验表明两种装置的发射磁矩、关断时间、信号强度及对异常体的分辨能力都随发射线圈匝数的增加而增加;在相同匝数情况下,同一回线的发射磁矩和关断时间稍大,但有效信号部分能量衰减快,信号强度相对较弱,探测深度较浅,然而在有效探测深度下,同一小回线装置对低阻异常体的分辨能力更强。     

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...     

瞬变电磁测深在砂岩型铀矿区调评价中的应用

文章以近几年来配合1:25万带钻区调工作开展的瞬变电磁测深工作为基础,总结了该方法在区调阶段的作用,认为通过瞬变电磁测深资料的研究,有利于判断地下水动力条件及铀矿化的成矿有利区,同时大范围的电磁测深工作有利于区调选区工作的进行,可达到缩小靶区、提供钻探设计依据的目的.不同仪器测量效果的对比,反映出国产SD-40瞬变电磁仪具有廉价、快速的优势,在砂岩型铀矿找矿工作中有推广的意义.     

工程勘探瞬变电磁仪关键技术研究

瞬变电磁勘探法是工程勘探领域里新兴的一种很有前途的测量方法。但是作为一种重要探测工具,瞬变电磁仪的许多关键技术还没有解决,限制了瞬变电磁勘探法在工程勘探领域的应用。本文研究了瞬变电磁仪的硬件和软件设计中的关键技术,并提出了程控接收天线法和早期信号检测法等。      

焦页XX-HF井近钻头仪器“落鱼”打捞技术

涪陵页岩气二期开发过程中,为了能够及时发现地层变化,钻井平台部署的第一口井在三开井段一般使用近钻头仪器,以便及时调整井眼轨迹,提高优质页岩的钻遇率。动力钻具前面安装近钻头仪器和钻头,导致动力钻具传动轴负载增加,传动轴易发生疲劳破坏。焦页XX-HF井钻进至3971.42 m处,近钻头仪器无信号,起钻后发现动力钻具传动轴断裂,近钻头仪器和钻头落井。本井“落鱼”较短且处于水平段,“鱼头”难找,起下钻摩阻大,不易通过遇阻判断打捞工具是否接触“鱼顶”。通过对孔内情况仔细分析,制定可行的打捞方案,现场加工母锥打捞工具,最终成功将井下“落鱼”安全捞出。本井所采取的处理思路和技术措施对今后同类事故的处理具有一定的借鉴意义。     

非开挖导航仪探头的设计与开发

结合非开挖导航仪器中探头部分的整体构成原理与设计,介绍了倾角、工具面向角等关键技术参数的检测原理与方法。对于倾角,采用单轴加速度传感器测量,并着重分析了消除安装误差的方法;对于工具面向角,采用了自行设计的光电式面向角传感器。应用与研究表明,各参数的测量均满足了地下工作的要求。      

智能JRC测量仪的研制

研制了一种智能JRC测量仪,该仪器可直接测量岩体结构面的粗糙度系数JRC值,适用于野外任意产状的岩体结构面,可以沿任意方向测量岩体结构面粗糙度系数,具有重量轻、体积小、携带方便、操作简单、测量速度快等特点。     

An instrument for teaching clinometry

By combining a compass, counterweight and gimbal, an instrument for simultaneous measurement of dip, strike, pitch, plunge and trend data has been constructed. The instrument automatically locates the strike of the surface on which it is placed. It may serve as a useful teaching aid in the structural laboratory.     

Lunar ranging instrument for Chandrayaan-1

Lunar Laser Ranging Instrument (LLRI) proposed for the first Indian lunar mission Chandrayaan-1 is aimed to study the topography of the Moon’s surface and its gravitational field by precisely measuring the altitude from a polar orbit around the Moon. Altimetry data close to the poles of the Moon would also be available from the instrument, which was not covered by earlier missions. This instrument supplements the terrain mapping camera and hyperspectral imager payloads on Chandrayaan-1. The instrument consists of a diode pumped Nd:YAG pulsed laser transmitter having 10 nsec pulse width and a receiver system. The receiver system features 17 cm diameter Ritchey—Chrétien collecting optics, Si Avalanche Photo Detector (APD), preamplifiers, constant fraction discriminators, time-of-flight measurement unit and spacecraft interface. Altimeter resolution of better than 5 m is targeted. The received signal strength of LLRI depends on laser pulse backscatter from the Moon’s surface. Moon’s surface being a poor reflector, the choice of receiver size and its type and the selection of detector play an important role in getting a good signal-to-noise ratio and in turn achieving the target resolution. At the same time, the spacecraft puts a limitation on payload size and weight. This paper discusses the proposed LLRI system for Chandrayaan-1 and signal-to-noise ratio estimation.     

一种锚固力无损检测设备

设计制作了一套通过适时监测与分析锚杆受力后的力与位移关系曲线,并加以智能判别和预警,来实现锚杆极限锚固力无损检测的设备。实际应用证明,该设备既能准确测定锚固体系的极限锚固力,又不会破坏锚杆结构体系。      

多通道滑坡位移监测仪的研制

文章提出一种滑坡表层位移监测方法,设计并研制了四通道位移监测仪器。该仪器选用特制的拉杆位移传感器完成滑坡位移传感,单片机逻辑控制实现位移监测数据动态显示,并对大量程、急速位移滑动做声光预警,监测数据自动保存。文章阐述了其工作原理及软硬件设计思路,并介绍了位移监测仪在三峡万州库区塘角村1号滑坡的野外应用实验。     

Design of an extended-range, three-wavelength distance-measuring instrument

We describe an extension of current multiwavelength Electromagnetic Distance Measurement (EDM) techniques which should allow the range of multiwavelength measurements to be extended to approximately 50 km. The basic modification needed is the replacement of the retro-reflector commonly used by an active station containing lasers and a microwave source. Because the system will always be operated as a full three-wave-length instrument, accuracies of about 5 · 10⁻⁸ at 50 km should be obtainable on a routine basis under reasonably clear weather conditions.