坑道掘进瞬变电磁超前探水解释方法的改进研究

瞬变电磁方法已在坑道超前探水中发挥重要作用。因实际测试时存在电流关断时间,激励场不再满足阶跃关断条件。以水平电偶极子瞬变场响应为基础,给出坑道瞬变电磁多匝小回线中心阶跃瞬变场表达式。通过对3种非阶跃关断瞬变场的响应计算,确定了关断时间的影响范围,指出关断时间的影响对于坑道掘进前方浅部含水体的探测不可忽略。推导了全空间线性关断条件下全程视电阻率算法,从而改进坑道超前探水解释方法。物理模型实验和实例应用结果表明,该方法对于坑道掘进前方浅部含水体的空间划分更好,增强了瞬变电磁法对岩层富水特性的判定能力。

坑道瞬变电磁全程数据分析及1∶1含水模型试验研究

考虑到接收系统过渡过程及电流关断时间,通过对接收系统冲激响应函数、一次电动势及二次全程感应电动势理论公式的推导,还原了接收瞬变电磁全程响应信号,与理论全程数据的对比分析表明,电流关断时间和接收系统过渡过程给早、中延时段瞬变场造成严重的畸变,导致数据解析不能有效识别坑道前方近距离地电信息。为评价畸变段数据对坑道超前探水的影响,建立坑道前方1∶1定量水仓模型,通过在掘进工作面连续观测100 m3以内水量变化情况下的瞬变场响应数据,分析并获得了含水模型的瞬变异常响应特征,确定其响应时窗处于畸变数据段,进一步指出现有坑道超前探水技术仍需不断改进,以提高超前预测精度。