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。     

综合电磁法在凤太二里河铅锌矿深部的找矿效果分析

二里河铅锌矿是凤太矿集区中具有代表性的重要铅锌矿床之一,近些年找矿方向转向已知矿体深部及外围。根据二里河地区地质、地球物理特征,结合多年在凤太地区的综合地球物理找矿工作,分析了回线源瞬变电磁法、电性源短偏移距瞬变电磁法及广域电磁法在二里河地区的实际应用效果,对3种方法的特点和适用性进行总结,认为：回线源瞬变电磁法、电性源短偏移距瞬变电磁法及广域电磁法在该地区深部找矿具有可行性;回线源瞬变电磁法对于圈定矿体水平位置具有较好的效果,电性源短偏移距瞬变电磁法对低阻异常较为敏感,广域电磁法分辨率较高,同时探测深度可达到2 500 m。此外针对二里河矿区的找矿工作,提出物探工作建议：采用以广域电磁法和电性源短偏移距瞬变电磁法为首选的综合电磁探测方法,同时应尽可能采用长剖面和面积性物探工作。     

多辐射场源半航空瞬变电磁法薄层探测能力

多辐射场源半航空瞬变电磁法具有探测深度大、地形适应性强和工作效率高的优点,已逐渐成为当前的研究热点。为了研究其探测能力,本文基于一维正演理论,从多辐射场源布设方式入手,选定典型测点与辐射源组合,通过定义瞬变响应相对异常,分析对比不同模型薄层电阻率、厚度、埋深等参数对薄层探测的影响。结果表明：根据测点位置合理设置发射电流方向可以有针对性地增大采集信号强度,获得形态相对简单的B和dB场响应曲线;与单辐射源相比,多辐射源激励时瞬变响应不仅幅值更大,衰减速度也更快,对大地电阻率的变化更灵敏;B场更适合用于相对异常计算,探讨多辐射场源半航空瞬变电磁法的薄层探测能力,其中x分量的薄层探测能力最强;薄层电阻率与围岩差异越大、厚度越大、埋深越浅,相对异常曲线的幅值越大,薄层越易于分辨;薄层分辨能力与测点位置有关,当测点位于多辐射源内侧时B场各分量相对异常曲线幅值更大,对薄层分辨能力更强。     

电性源瞬变电磁法E_X分量和H_Z分量对比分析

为了更好地利用电性源瞬变电磁法独特的优势,对其水平电场分量和垂直磁场分量在信号强度、探测精度以及探测范围上的差别进行了对比分析。根据电性源瞬变电磁的水平电场和垂直磁场的计算公式,设计不同的地电模型,通过数值模拟得出水平电场分量响应极大值集中于发射源附近,离发射源越远(偏移距越大)信号强度就越低,其探测精度随着偏移距的增大而增大;垂直磁场分量响应值在早期段离发射源越远值越小,在晚期段离发射源越远响应值越大,其探测精度随着偏移距的增大而减小。通过分析水平电场分量和垂直磁场分量探测精度随偏移距的变化进而确定其探测范围:当偏移距大于目的层深度的4.134倍时,选取E_X分量更有利于对薄层的分辨,当偏移距小于目的层深度的4.134倍时,H_Z分量对薄层的分辨能力更好,当偏移距约等于目的层深度的4.134倍时,二者的分辨能力分量相当。在实际应用中通过测量水平电场分量和垂直磁场分量,进而综合分析,取得了良好的地质效果。     

煤矿井下瞬变电磁超前探测数值模拟研究

从回线源瞬变电磁法三维有限差分正演算法出发,与均匀半空间解析解作比较,验证了数值模拟算法的正确性。利用该正演算法分别研究了巷道、背景地层电阻率、掘进机对矿井瞬变电磁超前探测响应的影响。结果表明,背景地层电阻率越低,响应幅值越强,巷道影响越显著;掘进机距探测线框超过10m时,影响幅度明显变小;矿井瞬变电磁法的方向性具体表现为在不同的探测角度上测量的异常幅度不同。通过研究这些影响因素,对分析矿井瞬变电磁超前探测资料具有重要的借鉴作用。     

煤矿井下瞬变电磁超前探测数值模拟研究CSCD

从回线源瞬变电磁法三维有限差分正演算法出发,与均匀半空间解析解作比较,验证了数值模拟算法的正确性。利用该正演算法分别研究了巷道、背景地层电阻率、掘进机对矿井瞬变电磁超前探测响应的影响。结果表明,背景地层电阻率越低,响应幅值越强,巷道影响越显著;掘进机距探测线框超过10m时,影响幅度明显变小;矿井瞬变电磁法的方向性具体表现为在不同的探测角度上测量的异常幅度不同。通过研究这些影响因素,对分析矿井瞬变电磁超前探测资料具有重要的借鉴作用。     

SOTEM研究及其在煤田采空区中的应用

电性源短偏移瞬变电磁法(SOTEM)具有信号强、对低阻异常体分辨率高、探测深度较大,受地形和地下构造影响较小等特点,因而适合于低阻体及精细构造的探测,同时由于SOTEM工作方法简便,探测工具灵活易于操作,所以非常适合地形复杂、施工艰难的工区。本研究通过对电性源短偏移距瞬变电磁法进行理论分析,对不同地电模型响应之间的相对误差及其随异常电阻率的变化特征进行了分析,探讨了SOTEM的电性异常分辨能力;求解得到了SOTEM探测深度的理论判断公式;研究计算及正演模拟了不同时刻层状地电模型瞬变电磁响应的空间分布特征来对最佳观测区域进行分析,得出近场区观测的优越性;最后,以SOTEM在山西大同某煤矿采空区探测中的应用实例来说明该方法的有效性,根据对比,探测结果与钻井信息很好吻合。     

电性源瞬变电磁法综述

电性源瞬变电磁法(TEM)具有探测深度大、受地形限制小、工作效率高等优点,近些年发展较快,涌现出一系列面向地面、半航空、地—井的电性源瞬变电磁新方法.本文通过回顾近些年国内外出现的新方法,即长偏移距瞬变电磁法(LOTEM)、短偏移距瞬变电磁法(SOTEM)、多通道瞬变电磁法(MTEM)、电性源半航空瞬变电磁法和电性源地...     

电性源短偏移瞬变电磁探测深度分析与应用

瞬变电磁法中有多种深度概念,包括扩散深度、极限探测深度、有效探测深度和视探测深度等。本文以电性源短偏移距瞬变电磁法(SOTEM)为例,针对上述几种深度概念展开了分析、计算与应用研究。扩散深度表征了地下涡流场的扩散;极限探测深度和有效探测深度揭示了SOTEM的探深能力。计算结果表明:当偏移距等于0.7~1倍目标体埋深时可获得最大探测深度;视探测深度可对给定时刻的实际探测深度做出估算,对野外施工参数设计具有重要意义。文章通过理论模型和野外探测实例验证了视探测深度的适用性。     

电性源短偏移距瞬变电磁地形影响特征分析

电性源短偏移距瞬变电磁法是进行山区矿产资源勘探的一种有效手段,然而地形起伏对观测数据影响严重,给瞬变电磁数据精细化解释带来很大困难。为此,本文基于三维非结构时间域有限元正演模拟方法开展电性源短偏移距瞬变电磁地形影响特征分析。首先利用非结构网格对起伏地形进行精细剖分,结合矢量有限元和后退欧拉离散技术实现复杂地质模型快速正演。然后通过模拟大量典型起伏地表模型,系统分析了三维地形响应的空间分布特征,结果表明地形对电性源短偏移距瞬变电磁响应影响严重,而且影响特征十分复杂。在此基础上,我们进一步分析了复杂地形对地下目标体探测的影响,结果发现复杂地形与地下目标体相互耦合导致无法对地下目标体进行有效分辨,这给地下目标体的准确探测带来了巨大困难。     

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。     

SOTEM与CSAMT对低阻层的分辨能力比较

克服低阻覆盖层的屏蔽以及实现对地下低阻层的有效探测,一直是勘探电磁法面临的重要问题。电性源短偏移瞬变电磁法(SOTEM)采用近源观测,受到越来越多关注。为了分析SOTEM的探测能力,开展了与目前普遍使用的电性源频率域装置——可控源音频大地电磁法(CSAMT)的对比性研究。首先分析了SOTEM和CSAMT在一维层状介质下的理论响应特征,然后,分别设计了不同情况下低阻覆盖层和地下低阻夹层两组地电模型,通过计算相对异常误差,分析了二者的探测能力。研究结果表明:SOTEM比CSAMT对低阻覆盖层更加敏感,对低阻夹层的探测能力更强,更有利于探测地下导电夹层。     

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。     

SOTEM法在城镇强干扰环境下的应用——以坊子煤矿采空区为例

瞬变电磁法(TEM)是煤田采空区探测的主要手段之一。然而,当采空区埋藏较深或测区内建筑物密集时,传统回线源装置往往难以满足探测需求。电性源短偏移距瞬变电磁法(SOTEM)由于采取近源观测,具有信号幅值高、信噪比强、探测深度大、施工方便高效等优点,具有更好的适用性。潍坊市坊子煤矿的采空区埋藏深度约500 m,且大部分区域落于房屋密集分布的村庄内,为有效探测蒋家村下采空区的分布及影响范围,采用SOTEM法开展探测工作。在村庄外围布设发射源,利用轻便接收装置在村内接收信号,克服了建筑物障碍问题。利用小波去噪及五点圆滑技术对强干扰数据进行滤波处理,然后利用OCCAM法对数据进行一维反演。结果表明,本次SOTEM探测深度达到800 m,成功圈定出低阻采空区的分布范围,并得到钻孔验证。     

源与勘探区间的异常体对勘探区的影响

在人工源频率域电磁法中,源与勘探区间的距离一般大于3～5倍的趋肤深度,研究这段距离内赋存的异常体对勘探区造成的影响对野外勘探有一定的指导意义。本文用有限元方法研究了用二维线源作为场源,源和勘探区间存在不同尺寸、不同埋深、不同阻值的异常体在与源距离不同时对勘探区的影响。当勘探区外的异常体为低阻时,异常体越大,对勘探区的影响也越大。埋深越浅,影响范围也越大。埋深越深,对勘探区浅部介质视电阻率影响越小,对深部介质视电阻率的影响较大。电阻率越低,影响也越大。离勘探区越近,影响也越大。但当勘探区外的异常体为高阻时,虽然有相似的规律,但影响很小。     

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。     

电法勘探在煤矿防治水中的应用

根据小窑采空区、构造及陷落柱等不同地质条件，介绍了采用瞬变电磁法、可控源音频大地电磁法的探测效果。通过对比实验，认为探测目的层埋深在500m以浅。首选采用瞬变电磁法，埋深超过500m，则采用可控音频大地电磁法。     

LOTEM视电阻率曲线对一维层状介质的分辨能力

基于长偏移距瞬变电磁法一维正演研究,计算层参数和偏移距变化时的模型响应,对比分析视电阻率曲线变化规律和分辨系数。结果表明,对低阻目标层的分辨能力主要由纵向电导所决定,纵向电导越大越易分辨,低阻目标层纵向电导与覆盖层纵向电导比值越高,越易对低阻层分辨;在高阻层厚/覆盖层厚(V2)1时,对高阻层的分辨能力随厚度的增大而提高,而电阻率在一定范围内变化对其几乎无影响,在V21时,视电阻率曲线在一定范围内存在T等值原理。该方法对低阻层的分辨能力要远大于高阻层,偏移距的变化对分辨能力影响甚微。     

多激励源瞬变电磁探测方法在煤矿采空区的应用

大定源回线是瞬变电磁方法的常用装置,移动发射框需要耗费巨大的人力和时间,极大降低了工作效率;电性源瞬变电磁法具有探测深度大、受地形限制小、工作效率高等优点,但偏移距较大时,采集信号强度衰减强烈,信噪比降低,在一定程度上限制了探测精度。为了解决精细地质探测的实际问题,采用多激励源瞬变电磁方法,通过构建正演模型,以甘肃魏家地煤矿含水采空区探测为例,比较了传统大定源回线、单激励源及多激励源电性源瞬变电磁的勘查效果;经钻孔验证,多激励源瞬变电磁法在研究区勘查效果更好。研究结果为邻区及类似地区煤矿采空区探测提供了技术支撑和可供参考的范例。     

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。