综合物探方法探测工作面富水区应用研究

针对蒋庄煤矿31603工作面底板存在透水隐患的问题,为实现对工作面富水性区域的精确定位,给煤矿防治水工作提供技术支持,采用无线电坑透法和瞬变电磁法的综合物探方法,对研究区域进行探测和研究。研究结果表明:利用无线电坑透法圈定开采区域内隐伏的地质异常区域,预测富水性区域,结合瞬变电磁法分析富水性区域的空间分布和含水层,共同圈定富水性区域,初步确定该工作面存在一处富水性区域,且该区域的含水层主要为十下灰岩含水层。无线电坑透法和瞬变电磁法的联合应用,可以提高对工作面底板透水隐患的探测精度和准确性,为工作面的安全生产提供了可靠依据。

基于模糊C均值聚类的二维直流电阻率与射频大地电磁联合反演

为结合直流电阻率(direct current resistivity, DCR)与射频大地电磁(radio-magnetotelluric, RMT)法反演优势,开展了二维DCR与RMT数据联合反演研究。在经典最小结构模型正则化的基础上,采用平衡算子调节两个数据间的权重,引入模糊C均值(fuzzy C-means, FCM)聚类对电阻率模型进行约束,根据数据均方根误差自动调整FCM聚类项的权重,提高了联合反演效果。通过单独反演与联合反演结果的对比,分析了两种方法的反演能力,总结了联合反演的优势。模型试算表明,DCR与RMT数据联合反演得到的电阻率模型较单独反演更接近实际模型,FCM聚类约束的应用可进一步提高联合反演的效果。

非结构化网格渐进自适应正则化反演算法

以二维大地电磁(Magneto-telluric,MT)为例研究了自适应网格细化正则化反演方法。在反演的初期使用粗网格,通过减少反演单元数的方式降低反问题的不适定性;随着反演的迭代进行,基于网格细化策略对网格进行自适应加密,以提高正则化反演效果;反演过程中,细化网格反演以前一重网格的反演结果作为参考模型与初始模型,保证反演沿正确的方向进行,以提高反演的效果和稳定性。另外,还深入研究了基于模型灵敏度、模型改变量、模型梯度和“边—角”检测四种网格细化方案,对比了它们的特点和自适应反演结果,并通过Hessian矩阵的特征值分布分析了这四种网格细化方案对反演结果的影响。最后,通过理论模型与实测数据反演证明了自适应反演算法的实用性。

基于对称多项式约束的重力反演

由于地球物理场的等效性、观测数据集的有限性和数据观测存在误差等问题,地球物理反演通常为不适定问题.Tikhonov正则化是应用最广泛的减少反演不适定性的方法之一,稳定函数的引入一方面提高了反演稳定性;另一方面将先验信息融入反演,提高了反演的效果.稳定函数的构建是正则化反演的关键之一,本文提出一种可以融入任意数量先验物性信息的对称多项式模型约束稳定函数.通过引入该函数,达到充分利用岩石先验物性信息、提高反演效果的目的.重力模型及实测数据反演表明,基于对称多项式的模型约束反演,可以实现任意数量岩石统计物性的利用,并获得理想的异常体边界和密度范围约束效果.