复杂条件下地下水磁共振探测与灾害水源探查研究进展

磁共振地下水探测是一种直接非侵害性探测地下水的地球物理新方法,与传统地球物理探测地下水方法相比,具有高分辨力、高效率、信息量丰富和解唯一等优点。近年来地下水磁共振探测技术发展迅速,不仅用于缺水地区的地下水勘查,还在地下灾害水源(由于地下水引起的灾害如堤坝渗漏、隧道/矿井水害、滑坡、海水入侵等)的探测预警中进行了探索性研究。综述了复杂条件下地下水磁共振探测技术的研究现状,包括强电磁干扰环境的自适应噪声压制、地下小水体的2D/3D磁共振探测、复杂条件的数据处理与反演、针对喀斯特地貌等地质环境的地下水磁共振与瞬变电磁联合探测研究成果,简要介绍了磁共振技术用于滑坡、海水入侵和隧道涌水等灾害水源探查的探索性研究示例,展望了地下水磁共振探测技术的未来发展趋势。

地面磁共振探测技术在杨涧煤矿灾害水源探测中的应用

近年来,我国煤炭行业发展速度很快,但是煤层赋存的条件相对复杂,面临的安全生产问题相当严峻。而地面磁共振探测技术作为一种全新探水技术,能够实现对灾害水源进行直接探测,具有探测位置较为准确的优势,适合应用于煤矿灾害水源探测中。论文分析了地面磁共振探测应用理论,并对杨涧矿灾害水源探测应用进行了简要介绍,总结分析了地面磁共振探测技术在煤矿灾害水源探测应用的价值。

地下磁共振响应特征与超前探测

地下(矿井和隧道内)超前探测灾害水源是磁共振测深(Magnetic Resonance Sounding,MRS)方法应用的新领域,在地球物理方法中是一个难题.本文在地面磁共振探测理论的基础上,建立地下全空间模型,推导直立线圈的磁共振响应信号表达式,对比国际标准模型验证了数值计算的准确性.引入旋转系数矩阵,计算任意地磁场方向和线圈方向的激发场垂直分量.研究了磁共振响应信号与线圈法向偏角和倾角的关系,指出当线圈法向方向垂直于地磁场方向时,磁共振响应信号最大.同时,研究表明磁共振超前探测距离与激发脉冲矩和接收灵敏度紧密相关,激发脉冲矩越大,接收灵敏度越高,则超前探测距离越大,但存在极限距离.在地下线圈尺寸受限的情况下,为使检测信号灵敏度为5nV时,超前探测距离达到30m,提出了边长2m线圈的匝数优化方案,共圈模式最少需要100匝,分离线圈模式最少需要10匝发射线圈和160匝接收线圈.仿真模型试验结果证明,随着噪声水平增大,磁共振超前探测距离和反演分辨率均减小.泽雅隧道探测实践表明,本文提出的地下空间磁共振理论在矿井和隧道环境中进行超前探测是可行的.