瞬变电磁法在探测浅部煤层采空区的应用实例

随着煤层长期开采导致煤矿采空区大量出现,由此引起的地质环境的局部变化,严重影响矿山安全生产。为了探查陕北某煤矿浅部煤层规模化采空区的范围及积水情况,为采空区的治理和后续工作面的合理布设提供有效的地质依据,笔者采用地面瞬变电磁法中心回线装置,结合野外地质调查和测区的水文地质情况,以相对低阻特征为依据,解释推断了煤层采空区的范围和积水情况。解释成果与已知采掘资料基本一致。表明采用瞬变电磁法方法是探查浅部煤层规模化采空区的有效手段,可为同类采空区探测提供有益的借鉴。

基于横向约束的中心回线瞬变电磁一维反演

在中心回线瞬变电磁反演过程中,为保证反演结果横向连续性,可施加横向约束,将多个测点组合成一个整体进行反演,在相邻测点之间建立相关联系,从而保证反演结果的连续性。本文横向约束使用横向加权、垂向粗糙度约束来增强相邻测点之间联系,提高反演精度。在反演过程中引入自适应正则化因子,正则化因子通过计算每次迭代的数据目标函数和模型目标函数的范数自适应得到,可改善反演过程中对初始模型的依赖。最后使用该算法对基于非结构时间域有限元三维正演数据及实测数据进行反演,与实际结果相符,表明该算法可增强反演结果的连续性且具有很好的抗噪能力。

大定源装置下瞬变电磁法视电阻率定义

对于应用较广的大回线源瞬变电磁装置,虽然得到了非中心点电磁响应式,但由于响应的复杂性,一直没有推导出不同场点视电阻率定义式,通常借用中心回线方式的视电阻率公式进行解释,必然会在观测区的边缘处出现异常.为提高瞬变电磁法的解释精度,将非中心点垂直分量转化为人们熟悉的电阻率参数,本文提出并建立了大定源装置情况下视电阻率定义.首先在频率域对回线内不同场点电磁响应进行计算,将计算出来的非中心点函数形态与中心点处垂直分量进行比较,认为两者具有相似的函数形态,因此,非中心点分量可以用与中心点垂直分量类似的多项式进行拟合,从而得到多项式形式的感应电动势表达式.根据中心点垂直分量视电阻率定义式,建立与中心回线方式相类似的与偏移距有关的视电阻率表达式.把回线内场点响应写成与中心回线方式多项式表达式相类似的多项式表达式,采用最小二乘法得到与偏移距有关的多项式各项系数,将求得的多项式系数代入形成不同偏移距情况下的视电阻率定义.根据推导的视电阻率表达式对模型计算数据进行解释,视电阻率曲线形态与地下模型电阻率变化一致,通过对实测数据视电阻率断面图对比可知瞬变电磁多分量解释提高了探测精度.研究成果具有很大的理论意义和实用价值.

大回线源瞬变电磁全域视电阻率定义

为了进一步满足精细探测的需要,给出了一种大回线源瞬变电磁全域视电阻率数值计算方法,利用该方法可以快速求取大回线源非中心点处多分量的全域视电阻率.利用贝塞尔函数展开法计算大回线源非中心点垂直分量与水平分量的电磁响应,通过分析非中心点处的多分量电磁响应特征,得到基于磁感应强度的大回线源全域(时间上不分早晚,距离上不分远近)视电阻率计算方法.与现有全区视电阻率方法不同在于:对非中心点处多分量视电阻率进行定义,利用磁感应强度定义不存在假极值现象,无需迭代,计算速度快,精度高.