瞬变电磁法在江西罗塘石膏矿采空区勘查中的应用

江西省贵溪市罗塘石膏矿是一个已探明资源储量在3000万吨以上的大型矿区,经过数年的开采,区内多次发生地面塌陷,当前部分地面塌陷已迫近桂岭、湾上、楼梯等村庄住宅区,给附近居民的生命财产安全带来巨大隐患.由于该矿层赋存于晚白垩系灰色泥岩中,经开采后的含水采空区与上覆第四系地层和围岩的电性差异较小,限制了常用的采空区勘查技术手段的应用,给该区地质灾害勘查造成极大困难.为查明住宅区附近地下石膏矿采空区的分布情况及其对地面建筑物的影响,本文采用对低阻异常敏感、信号强度大,横向分辨率高的瞬变电磁法对区内采空区进行探测,勘查结果识别出多个异常区,结合后期钻孔资料,成功探明了该矿区地下隐伏采空区的空间展布.为该矿区地质灾害防治提供了来自地球物理勘探的基础数据,对今后类似矿区的采空区勘查工作具有借鉴作用.     

高分辨率预测地下复杂采空区的空间分布特征--高密度电法在山西阳泉某复杂采空区中的初步应用研究

据前人资料,目标勘查区的深部可能存在多期、多类型、多开采对象的古采硐,但难以通过地表调查和常规的技术方法准确搞清其规模、形态、埋深等重要参数.本文采用高密度电法,结合厘米级高精度GPS测量和浅部钻探技术,针对不同类型的洞窟,选用不同的电极距,在复杂采空区地表布设了17条测线,完成了1 140个测点,共圈出120个电性异常.结合测区地质情况和异常的特殊形态,预测了可能为古采硐或相对致密岩石的物探异常.经首批19个钻孔验证,确认15个异常属于发生明显掉钻或漏浆现象的古采硐（陷落坑？）,4个异常是较为致密的石灰岩.实践证明,采用高密度电法能够高精度预测地下复杂采空区的空间分布特征,值得进一步推广.     

利用多通道瞬变电磁法识别深部矿体——以内蒙兴安盟铅锌银矿为例

多通道瞬变电磁法由于采用伪随机编码发射、最佳匹配相干解码技术,所以相比于传统时间域电磁方法勘探深度大且抗干扰能力强,是目前地面资源勘查领域的研究热点.针对内蒙兴安盟某铅锌银矿埋藏深度大等特点,首先根据矿区资料建立一维以及二维模型,数值计算脉冲响应并分析其特征,说明多通道瞬变电磁对于大埋深低阻异常体有良好的反映,随后通过多通道瞬变电磁技术对矿区进行实例勘查,数据处理过程中利用了反卷积的方法提取大地脉冲响应,根据轴向大地脉冲响应的峰值时刻计算视电阻率,通过对视电阻率进行全波形反演得到解释剖面,与测区钻孔资料对比分析证明,多通道瞬变电磁法是反映深部低阻异常体的有效手段.     

背景噪声和密集台阵成像技术在哈尔乌素露天煤矿采空区的应用

未知煤矿采空区是煤矿安全生产的巨大隐患,探测煤矿采空区的位置和形态对于保障煤矿安全生产具有重要意义,因此煤矿采空区探测是煤矿安全生产的关键内容之一。目前采空区探测方法较多,但存在成本高、周期长、效率低等问题。近些年来随着密集台阵观测技术的快速发展,背景噪声成像分析在浅层结构探测方面也得到了广泛应用。本文采用基于节点地震仪密集台阵观测和背景噪声成像技术,在内蒙古哈尔乌素露天煤矿区附近布设的145个台站,台间距为16 m,开展为期10 d的连续观测,利用背景噪声成像技术对煤矿采空区进行成像分析。结果表明：(1)通过背景噪声、ESPAC等方法获得探测区的橫波速度结构,背景噪声探测方法可以较好地圈划出测区内的横波低速异常体;(2)根据横波低速区域分布特征获得采空区潜在位置,与钻孔验证揭示的采空区位置吻合较好,验证该方法勾画采空区的良好效果。相关成果显示,利用地表密集地震台阵观测开展背景噪声成像并结合ESPAC方法进行数据处理是进行露天矿采空区探测的一种经济、有效的手段,具有广泛的应用前景。     

综合物探方法在石膏矿采空区探测中的应用研究

为探讨综合物探方法在石膏矿采空区探测应用的适宜性和局限性,本文以荆门市石膏矿采空区为研究对象,选用高密度电法、激电中梯法以及地震映射法等综合物探方法开展石膏矿采空区探测工作,辅以钻探工作加以验证,对以上三种物探方法在石膏矿采空区探测的适用性和优缺点进行了对比分析.分析结果表明:高密度电法高效便捷,但其精度有限,可以用于圈定采空区的大致分布和范围;激电中梯法能简单直观地查明采空区充水现状,其勘查结果对石膏矿采空区稳定性分析及发展趋势预测十分重要;地震映射法精度高,探测效果好,可用于石膏矿采空区治理靶区的详细勘查,但其工作效率低,且无法查清采空区的充水特征.综上可知,在石膏矿采空区勘查实际应用中,应根据不同的地质条件以及勘查目的,合理选用物探方法组合及试验参数,对各方法的成果要相互验证,取长补短,才能有效提高勘查成果准确性和可靠性.     

基于GIS技术的钻孔校正

在矿产资源定量预测评价和科学研究工作中,需要多种方法相互配合来对矿产资源进行勘查,其中钻探是预测评价工作中一种常用的勘探方法.然而,钻孔在实际施工过程中会因各种地质因素、施工工艺、设备因素、人为因素等原因与原先设计孔发生偏移现象,钻孔弯曲度校正的准确性对准确分析地质体及矿层有着极其重要的意义.通过对钻孔弯曲的原因进行分析,讨论钻孔校正原理,分析钻孔投影点在三维空间上的位置及其相互关系,利用计算机的相关技术软件(其中包括GIS软件)进行计算,并对弯曲度的各个投影点的空间位置进行校准,通过数据处理并形成钻孔的轨迹模拟曲线,最终达到钻孔校正的目的,从而对矿产调查评价工作进行指导.为了更加直观易懂,本文通过山东单县矿区的具体钻孔进行举例,通过数据收集、分析、预处理来计算钻孔的各控制点在空间投影位置,之后采用GIS软件的投影变换模块来处理投影点空间坐标,最终利用该软件进行成图.通过钻孔投影坐标计算和GIS成图技术,可提升钻孔校正精度,丰富了校正方法.     

芒硝矿地下溶蚀区综合地球物理勘查效果比较

由于芒硝矿区中被溶蚀的部分矿体与其顶、底板地层的地球物理响应存在物性异性,采用高密度电法、地质雷达和地震法等方法进行探测在理论上虽具有一定的可行性,但仍需根据实际情况,通过试验选择有效的地球物理方法.在实际工作中,发现目标体与围岩之间的电性差异小,采用常规的高密度电法无法进行精细探测;又由于受到矿山人文干扰严重,采用地质雷达电磁波反射法亦无法开展有效工作.采用地震折射波法对芒硝矿区内的溶蚀、塌陷区进行勘查,发现折射波层析成像的解释结果能够对测区内地层有较好的的分层,对芒硝矿中溶蚀、塌陷范围的划定具有极佳的效果.证明了在芒硝矿区地下溶蚀区探测中,地震折射波层析成像技术的有效性.     

基于正演模拟的煤层采空区地震响应特征

上组煤采空区对于下组煤的成像和安全回采有着重要影响,有必要研究矿区上组煤采空区精准成像技术.对于实际采空区及其下组煤的地震响应特征预测来说,建立和实际地质情况相吻合的正演模型是基础.根据搜集到的研究矿区钻孔测井资料,获取建模所需的等效地层物性参数、采空区垮落带等效模量、裂隙带等效模量等数据,建立与研究矿区地质情况比较接...     

采空区勘查新技术及应用

采空区危害巨大,但常用物探方法往往难以准确探测.为了寻找适合的采空区探测物探方法,本文介绍了基于散射地震理论的SSP地震散射技术的原理和技术要点,SSP技术以非均匀地质模型为基础,适应复杂地质、地形条件;通过波场分离、速度分析、偏移成像技术,可得到地层的波速分布与地质界面分布图像.同时本文结合实例研究了SSP技术在采空区勘查中的应用效果.结果表明:相比于反射地震方法将时间同相轴形态变化作为判定采空区标准,SSP技术依据低速区分布判定采空区的方式更加直观、准确;并结合界面形态综合解释采空区,进一步提高了勘探的准确度;该方法具有分辨率高、探测深度大等特点;在应用中取得了令人满意的结果.     

确定探采结合井位的综合物探方法技术研究——以乌蒙山区为例

乌蒙山区水资源严重缺乏,找水难度大.本文综合分析、研究了当前山区物探找水方法的现状,总结各物探找水方法的优点、缺点;以经济、高效为原则,优选出高密度电阻率成像、密集型激电测深和视电阻率测井等3种综合物探方法组合,开展探采结合井位确定;从定性─定量─验证等三层次,提出有效地地球物理找水方法技术组合:采用高密度电阻率法定性分析地层,密集型激电测深工作定量分析含水地层,视电阻率测井资料进行验证.利用反射系数法、衰减度等新技术进行资料综合处理与解释,准确地对探采结合井进行定位.高密度电阻率法和密集型激电测深得到的含水层与钻孔实际深度误差均小于5%,证明该方法组合能经济、快速、有效地确定基岩、含水性地层的深度;计算了高密度电法、激电测深得到的地层层位深度转换为真深度的校正系数,为该区物探找水勘查积累了经验,为该区域地下水勘查起到一定的示范作用.     

综合地球物理方法对金矿深部找矿靶区的验证

联合采用浅层地震、瞬变电磁测深、大地电磁测深3种地球物理勘查技术,本文对黑龙江乌拉嘎金矿深部找矿靶区进行了验证.针对矿区复杂的施工条件,改进了数据果集和处理方法,取得了多种地球物理资料相互约束的满意效果,为优选深部找矿靶位,进而实施钻探工程验证提供了依据.     

微动勘查方法及其研究进展

本文简要回顾了微动的发展历史,并着重介绍了微动勘查方法的原理、方法及其最新进展,当今,城市物探中传统的地球物理勘探方法越来越受到限制,微动勘查方法以施工简单、成本低、费时短、对环境没有任何影响等优点,越发显现出其优势,由于横波速度对煤层陷落柱、采空区等速度异常区反映敏感,微动方法对探测陷落柱及解决村庄覆盖区的煤层构造问题,具有得天独厚的技术优势和应用前景.     

基于探地雷达波速层析的金属矿区勘探仿真

探地雷达技术在金属矿区得到广泛应用.由于金属矿区地质构造复杂,使用于探测层状介质的反射波探地雷达勘探方法在金属矿探查中受到限制.为提高接收信号能量强度以提高探测结果分辨率,实现探测复杂地质构造及隐伏岩体,将层析成像方法用于探地雷达对金属矿区的勘查中.建立了典型的金属矿区速度模型,并选取了代表性的切片,采用LSQR算法反演计算.仿真结果误差都在1‰的数量级,证明了雷达层析成像技术应用于金属矿区勘察的有效性.     

基于高密度电法温纳装置的三维电阻率反演应用

在金矿采空区钻孔定位时,较多地依据二维高密度电法剖面反演来计算采空区的位置及产状,由于金矿采空区产状变化复杂,二维反演仅反映了采空区沿纵断面的展布形态,因采空区影响范围内测点较少至使反演目标边界误差较大,盲目布设钻孔会造成探测成本的提高,为实现精确探查,精准反演采空区的边界范围、走向及倾向,提高钻孔准确率,降低勘察成本,在蓬莱大柳行金矿试验通过布设多条等距高密度电法剖面(剖面间距为50 m、点距20 m),构造了不均匀测网,利用高密度电法仪采集温纳排列测深数据,将该排列数据进行了对称四极测深数据格式转换.采用该测网建立了三维电阻率反演数据格式,进行了三维电阻率反演,经钻探验证采空区中心埋深与三维电阻率反演低阻体埋深误差3.1 m.最终反演迭代精度与二维高密度电法剖面反演精度相差9.5%,为准确布钻提供资料.     

大地电磁测深法在秦皇岛—唐山沿海地区地热资源调查评价中的应用

应用大地电磁测深法,对秦皇岛-唐山沿海地区进行地热资源勘查.在该测区布设6条测线,获得103个测点的野外资料.采用先进的数据处理和反演方法,得到大地电磁测深剖面二维反演电阻率模型,根据当地区域地质资料,对地层、断裂构造进行推断解释,并结合华北地区地热资源类型及其与地质构造特征的关系,圈定该测区地热资源远景区.     

高精度重、磁测量在大兴安岭找矿工作中的应用

根据以往的经验,在找矿勘查中,通常应用高精度磁法和电法,很少应用重力方法.本文通过小面积的大比例尺高精度重力工作,展示了重力工作在找矿勘查中所起的作用.尤其是在高纬度覆盖区,地表地质不甚明了、电法工作比较困难的情况下,可以发挥重力工作受环境干扰小的优势,寻找高密度地质体.在本矿区中,重力工作作为高精度磁测工作的重要补充,有利于更准确地确定矿体的位置和平面形态特征.由于高精度磁测方法寻找的是有磁性矿物,当矿体无磁性时,磁异常不能反映矿体的位置和形态.本文根据重力方法和磁测方法的原理,对矿区的地球物理场进行研究,给出本矿区识别矿体异常的原则,根据磁性矿物与铅锌矿伴生的特点,结合磁异常,如果重磁异常中心吻合较好,重磁异常幅值和梯度也较大,表明矿体异常的可靠性很大;当然,对磁异常表现为负磁异常的高频重力高异常也不能忽视,有可能是埋藏浅的无磁性金属矿的反映.所以,需要密切关注幅值大、梯度大的高频重力高异常.     

S变换数据重构地震映像在六威线六盘水车站煤窑采空区勘探中的应用

地震映像对现场施测条件的要求较低,非常适合小煤窑采空区的勘探,应用前景十分广泛.传统的地震映像方法通常通过观察岩溶附近绕射波的方法来识别,但常常受制于噪声的影响,探测效果不佳,制约了该项技术的发展.本文提出在选择最佳偏移距,最佳频段的基础上,将地震映像资料经S变换数据重构至频率域,以地震波频率衰减的强弱作为识别物探异常区域的标志,并将其应用至六威线六盘水车站煤窑采空区铁路工程物探中,经过与同测线超高密度电法资料对比,物探异常分布基本一致,且与钻孔验证吻合.通过对地震映像法资料进行S变换等特殊处理,为小煤窑采空区物探技术发展提供了一种新思路.     

时间域航空电磁、航磁在五龙沟金矿整装勘查区中的应用研究

五龙沟金矿整装勘查区地处青藏高原中北部,开展地面电磁法难度大.以直升机为平台搭载VTEM系统,在整装勘查区东南缘开展了1∶1万时间域航空电磁、航磁测量,结果显示矿体航电异常明显,呈双峰、高时间常数和低阻特征;同时,矿体处于-60~-40 n T的负磁场梯度带上,周围可见局部升高5~10 n T的低幅磁异常.对该航电异常进行板状体反演,板状体埋深、规模和产状等参数与后续收集到的矿体产状等信息基本一致,表明该方法对已知构造蚀变岩型金矿反映好.结合地质、化探等资料,建立了构造蚀变岩金矿的找矿模型,圈定了靶区6片,其中1片经钻孔验证发现隐伏矿体.时间域航空电磁、航磁对构造蚀变岩型金矿找矿效果好,能克服地面电磁法受制于高海拔、复杂地形等恶劣条件影响的诸多困难,可用于勘查区已知矿区深边部和空白区的"攻深找盲"以及其他地区的金及多金属矿勘查工作.     

综合物探方法在铁矿采空区勘查中的应用

介绍了一个高精度磁测、高密度电法和CSAMT法(可控源音频大地电磁)在山东省济南市铁矿采空区勘查中的应用实例,首先在工区内进行高精度磁测圈定磁异常区域,然后在异常区域内采用高密度电法和CSAMT法对采空区进行探测。120 m深度范围内采用高密度电法,100～200 m深度范围内采用CSAMT法探测。研究总结了铁矿采空区勘探中取得的实际地质效果,主要研究结果有:①依据地层磁性和电性差异划分了闪长岩侵入界面。②较准确地圈定了采空区的分布范围。后期进行了钻探验证,结果较吻合,为综合治理工作的开展提供了基础性资料。     

基于FI-W算法对瞬变电磁法探测煤矿采空区数据的降噪

利用瞬变电磁法在煤矿采空区实际探测中,接收到衰减的二次感应电动势,其中中晚期的信号受噪声的干扰较大,信噪比低,不能有效真实地反映采空区的情况.本文通过对快速独立分量分析(FastICA)和小波阈值算法的改进,提出了FIW算法步骤,进而对TEM中晚期信号降噪计算,整个FI-W运算过程利用MATLAB程序.FI-W计算后的数据与其它降噪算法处理后的数据对比,分析得出FI-W算法提高了信噪比,处理后的曲线更接近于理想的衰减曲线;将测线上每个测点中晚期信号选取一部分数据用FI-W算法处理后,用GRAPHER软件形成多测道曲线,根据异常点确定采空区的位置,并钻孔验证,证实:通过多测道曲线确定的异常点位置与实际钻孔确定的采空区位置一致.经过FI-W算法降噪计算后的TEM中晚期数据能真实地反映采空区的位置.