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高密度电阻率法和瞬变电磁法在煤田采空区勘查及注浆检测中的应用 总被引：1，自引：0，他引：1
从煤矿采空区诱发的地质灾害对国民经济建设的危害和采空区探测与治理的现实意义出发,总结了煤矿采空区探测中的地球物理方法技术现状,分析了开展煤矿采空区地球物理探测的物性差异前提.在简要介绍高密度电阻率法和瞬变电磁法基本原理的基础上,结合我国新疆某地区的探测实例,研究总结了高密度电阻率法和瞬变电磁法在煤矿采空区探测中的应用效果.结果表明,由于煤矿地下采空区和未采区之间存在有明显导电性(电阻率)差异,使用高密度电法和瞬变电磁法综合勘察煤田采空区效果较好,工作区120 m以上浅部采空区采用高密度电法探测,其定量解释结果精度较高,而100~350 m深度范围内采用瞬变电磁法探测作定量推断解释效果较好.文章还结合应用实例探讨了利用高密度电阻率法评价煤矿采空区注浆治理效果的可行性. 相似文献
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《应用地球物理》2016,(3)
煤矿老空水是煤矿安全的最大隐患。本文对煤矿老空水的全空间瞬变电磁响应特征进行了数值模拟研究。传统的数值模拟方法不能直接模拟井下全空间瞬变电磁场。我们采用了以多组发射线圈代替传统的单发射回线的方式,使在有限差分法直角网格中加载任意方向发射回线,同时根据全空间特点对磁场的z分量算法进行了改进;根据煤矿实际地质资料建立全空间三维地电模型,采用时域有限差分法模拟了含煤地层中不同位置和不同形态老空水模型的全空间瞬变电磁响应,并分析其视电阻率特征。数值模拟结果表明:煤层与其顶底板电性差异对视电阻率分布产生较大影响,致使视电阻率分布呈以巷道迎头为圆心的近似圆形分布;不同位置和不同形态的老空水模型,其视电阻率等值线低阻异常区与其基本吻合,当老空水位于巷道迎头位置一侧时,由于全空间效应的影响,在另一侧产生一范围相对较小的低阻假异常区,但其等值线数值相对较高。将井下瞬变电磁法应用于实际老空水的探测中,探测资料圈定的老空水位置为后期钻探结果所证实,证明了所提出的方法是合理与有效的。 相似文献
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针对高密度电法在探测煤矿不积水采空区对地形有严格要求的实际情况下,在煤田地表条件较为复杂的地区,采用受地形影响较小的瞬变电磁法反映地下不积水采空区的电性特征的研究与应用就有了重要的实际意义。为此首先从瞬变电磁法的基本原理出发,介绍瞬变电磁法的基本公式和正演方法;其次,结合不积水采空区的地球物理特征,设计正演模型,根据计算结果提出在地形条件复杂,不适合高密度电法施工的地方,采用小线框、配合高发射频率和大发射电流的瞬变电磁方法,探测地下高阻目标体的电性特征,推断不积水采空区的分布;最后,结合实际工程进行瞬变电磁法探测煤矿不积水采空区的实践,得到结论与实际钻探结果相符。应用效果表明,瞬变电磁法在一定程度上能够完成煤矿不积水采空区的探测,对煤矿安全生产起到了的参考作用。 相似文献
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煤矿采空区勘察是场地建设适宜性评价的基础,物探是采空区勘察的重要手段,瞬变电磁法和可控源音频大地电磁法在采空区的勘察中应用广泛。文章论述了瞬变电磁法和可控源音频大地电磁法的工作原理、参数选择和解译原则等,以济南市章丘某煤矿采空区勘察为例,对2种物探方法采集结果进行对比分析得到:①2种方法视电阻率变化趋势接近;②视电阻率总体范围变化不大;③采空区和断裂异常反映略有不同。2种方法推测结论基本一致,经钻孔验证,物探结果与钻探结果基本吻合,表明瞬变电磁法和可控源音频大地电磁法能有效查明采空区的分布情况,获得较好的地质勘察效果。 相似文献
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《地球物理学进展》2017,(4)
瞬变电磁(TEM)视电阻率早、晚期计算公式在求取时进行了简化近似,造成部分地电信息的失真.瞬变电磁响应信号衰减过程与介质的电性特征有关,由此引入瞬变电磁响应微分衰减速度和二阶微分衰减速度两个解释参数,力图避开视电阻率计算,以衰减速度表示瞬变电磁探测结果的电性特征.首先研究了不同导电均匀半空间与低阻目标体地电模型瞬变电磁响应微分衰减速度在时间上的变化特征,在此基础上对瞬变电磁响应二阶微分衰减速度进行了分析,通过绘制TEM二阶微分衰减拟断面图实现了低阻目标体地电模型的电性层划分.研究结果表明:电性分界面与二阶微分衰减的"0"等值线相对应,可以用"0"值等值线作为电性分界面的划分依据,即瞬变电磁微分解释方法能够区分不同地电断面,可以用于瞬变电磁探测成果解释. 相似文献
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地下岩溶是常见的地质灾害之一,它对矿山的生产安全、周边房屋建筑和交通设施造成极大的危害;预先确定岩溶的埋深及空间分布规律,可为岩溶灾害治理提供科学依据.本文以正在生产中的某石灰石露天开采矿山为研究对象,研究地球物理方法在强噪声环境、地形起伏及切割强烈条件下的应用效果.本文采用高密度电阻率法、瞬变电磁法和天然电场选频法等方法开展地下岩溶的探测研究,勘探深度为100 m.依据现场情况和目的要求共敷设物探剖面28条,累计总长18.875 km;结合以往钻探成果,从已知到未知,对物探资料开展综合解译,共推断岩溶发育位置167处,进一步结合现场水文地质调查情况,圈定出工作区内岩溶发育集中区;最终,利用验证钻孔的成果证明物探解译成果的可靠性.实践应用表明,高密度电阻率法受到生产矿山环境与地形切割的影响较大,瞬变电磁法在使用等值反磁通瞬变电磁法采集系统的情况下,它与天然电场选频法都受环境与地形的影响较小;高密度电阻率法和瞬变电磁法可较好地确定覆盖层厚度、划分基岩面的起伏;瞬变电磁法成果对地下岩溶的反映比较清晰,可依据其局部低电阻率异常来判定岩溶的大致埋深及相对大小;天然电场选频法剖面曲线的低电位异常可以准确指明低阻岩溶发育的水平中心位置,对钻孔平面位置的布设有很好的指导作用. 相似文献
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对采空区目前深部探测研究得较多,对浅部则较少,国内外对利用瞬变电磁法探测铁矿采空区应用甚少,纳米瞬变电磁法则没有涉及,在利用探地雷达和常规瞬变电磁对地表存在低阻盖层屏蔽的沉积变质铁矿浅层采空区无法取得成效时,作者利用纳米瞬变电磁(NanoTEM)在实验区进行实验,取得了良好探测效果并分析了采样周期和观测时窗对探测效果的影响,实验研究表明,在岚县浅层铁矿采空区探测中,运用中心回线模式的NanoTEM,采用小线框+小电流+合理的采样间隔+浅层采样时窗的方法,最终达到对沉积变质铁矿浅层采空区的精确探测. 相似文献
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针对使用感应电动势定义全区视电阻率会出现"二值性"的问题,本文采用与电阻率一一对应的垂直磁场分量结合二分搜索算法计算全区视电阻率,这使得全区视电阻率具有唯一性和可靠性.将全区视电阻率的概念引入到半航空瞬变电磁法中,在此基础上,建立以中间层为低阻薄层的三层地电模型,分别绘制了不同低阻薄层埋深与层厚比、围岩与低阻薄层电阻率比的全区视电阻率异常曲线图,并分析其全区视电阻率异常曲线形态及变化规律,通过计算其相对误差,分析并归纳了半航空瞬变电磁法对低阻薄层的探测能力.结果 表明全区视电阻率对地下低阻薄层分辨率较好,能较好反映地电断面信息,这对半航空瞬变电磁法有效探测低阻薄层具有实际的指导意义. 相似文献
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为准确确定露天煤矿地下水分布与类型,根据不同赋存条件电磁差异,基于磁场强度与电阻率参数进行异常划分与类型判别。以新疆某露天煤矿为例,采用高精度磁法通过磁异常强度确定烧变岩边界,并采用高密度电法和瞬变电磁法通过电阻率圈定低阻异常区,结合异常响应差异分别推断地下水分布范围与赋存类型。地面钻探验证探测成果的准确性。结果表明:露天煤矿烧变岩水与砂岩裂隙水电磁响应差异明显,基于磁场强度与电阻率的双参数综合电磁法能准确圈定其分布范围,并判别其赋存类型。 相似文献
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基于地面-钻孔瞬变电磁法,将发射源布设于煤矿巷道中,而将接收探头放置在钻孔内,从上至下依次观测,形成矿井巷道-钻孔瞬变电磁法.为了研究巷道全空间条件下巷道-钻孔瞬变电磁场的响应特征,选取煤层底板受水害威胁的代表性地层为研究对象,建立煤层底板存在含水低阻地质异常体的三维数学模型,采用积分方程法进行数值模拟,结果表明：相对高阻的煤层侧帮对孔内垂向感应电动势的影响较小,而对孔内水平感应电动势除浅部约30 m内影响相对较大外,对深部影响较小.当煤层底板含水平低阻板状异常体时,在对异常体的纵向分辨率和异常响应的延续时间方面,孔内感应电动势的水平分量相对优于垂向分量,但垂向感应电动势的幅值强于水平感应电动势.因此,实际观测时,不仅要观测孔内感应电动势的垂向分量,也要观测水平分量. 相似文献
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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近的地质模型;通过正演模拟,对水平叠加剖面、偏移剖面地震响应进行分析,采空区波场特征表现为时间延迟、振幅变化、频率降低且对下部反射波有明显影响,干采空区的影响时差大于含水采空区的影响时差;通过不同地震属性的提取分析,发现采空区的地震属性明显区别于正常煤层,干采空区的地震属性和正常煤层的地震属性间差别更大。 相似文献
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无线电波透视法是常用的工作面地质构造探测方法之一,目前普遍使用的SIRT方法层析分辨率不高。本文采用约束正则化方法,推导Tikhonov正则化和全变差正则化的最小化问题表达式,讨论影响层析结果的主要因素,对典型理论模型进行了层析成像实验。结果表明:正则化方法具有比SIRT方法更好的分辨率;射线条数越多、噪声水平越低,层析分辨率越高;Tikhonov正则化在正则参数增大时层析结果更光滑,减小时则更贴近异常,全变差正则化与其相反。最后对实际坑透数据进行层析,识别出的异常构造基本吻合已知疑似构造位置,从而说明正则化方法在无线电波透视应用中的可行性。 相似文献
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从瞬变电磁响应中提取IP信息的研究(英文) 总被引：1，自引：0，他引：1
在对浙江省某铜矿进行瞬变电磁勘查时,由于感应激发极化效应的影响,造成瞬变电磁晚期测道的数据发生倒转。采用常规的瞬变电磁数据处理方法难以处理,造成晚期测道数据不可用,影响TEM的探测深度及精度。针对这个情况,采用Cole.Cole模型分析了均匀半空问模型中直流电阻率、充电率、时间常数以及频率相关系数对磁性源瞬变电磁响应的影响规律。利用奇异值分解法(The Singular Value Decomposition,简称SVD)对实测TEM数据进行分析及反演,并且从瞬变电磁响应数据中分离出勘探区瞬变电磁测量数据Cole—Cole模型的各参数,将分离出来的参数用于探测结果的辅助解释。经过分析得出充电率和频率相关系数对瞬变电磁响应的影响较大,而直流电阻率和时间常数对其影响较小的结论。通过常规方法和奇异值分解法对实测数据分别进行处理,发现后者视电阻率断面图的异常更加突出,从而较准确的圈定了铜矿体地范围,此结论得到_『钻孔的验证,与实际地质情况吻合较好。 相似文献
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在常规测井约束反演的的基础上,开展神经网络特征参数反演,将波阻抗等地震属性转化为与含水性更为密切的孔隙度、视电阻率数据体,使地震反演的地质属性与测井上的地质属性达到最优的相关性,从而实现应用三维地震对煤层顶板富水进行评价的目的。由于煤层顶板富水区的特殊性质,它同样也是地震后的易破坏层,因而对它的探明从抗震角度以及震害预测角度都是有价值的。以淮北某采区为例,通过孔隙度及电阻率的神经网络反演对研究区10#煤层顶板的富水性进行预测。反演结果表明采区北部发育一个强富水陷落柱,与钻孔揭示结果吻合。采区西部10#煤层顶板与第四系含水层呈不整合接触关系,神经网络反演结果预测为强富水区,同样与井下工程揭示富水特征吻合。利用多属性融合的神经网络反演可有效预测煤层顶板的富水特征,为煤矿安全生产以及抗震提供重要保障。 相似文献
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Numerical simulations of full-wave fields and analysis of channel wave characteristics in 3-D coal mine roadway models 总被引：2，自引：0，他引：2
Currently, numerical simulations of seismic channel waves for the advance detection of geological structures in coal mine roadways focus mainly on modeling twodimensional wave fields and therefore cannot accurately simulate three-dimensional (3-D) full-wave fields or seismic records in a full-space observation system. In this study, we use the first-order velocity–stress staggered-grid finite difference algorithm to simulate 3-D full-wave fields with P-wave sources in front of coal mine roadways. We determine the three components of velocity Vx, Vy, and Vz for the same node in 3-D staggered-grid finite difference models by calculating the average value of Vy, and Vz of the nodes around the same node. We ascertain the wave patterns and their propagation characteristics in both symmetrical and asymmetric coal mine roadway models. Our simulation results indicate that the Rayleigh channel wave is stronger than the Love channel wave in front of the roadway face. The reflected Rayleigh waves from the roadway face are concentrated in the coal seam, release less energy to the roof and floor, and propagate for a longer distance. There are surface waves and refraction head waves around the roadway. In the seismic records, the Rayleigh wave energy is stronger than that of the Love channel wave along coal walls of the roadway, and the interference of the head waves and surface waves with the Rayleigh channel wave is weaker than with the Love channel wave. It is thus difficult to identify the Love channel wave in the seismic records. Increasing the depth of the receivers in the coal walls can effectively weaken the interference of surface waves with the Rayleigh channel wave, but cannot weaken the interference of surface waves with the Love channel wave. Our research results also suggest that the Love channel wave, which is often used to detect geological structures in coal mine stopes, is not suitable for detecting geological structures in front of coal mine roadways. Instead, the Rayleigh channel wave can be used for the advance detection of geological structures in coal mine roadways. 相似文献
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陷落柱是危害煤矿安全生产的主要因素之一,如何有效探测陷落柱是实现煤矿安全、高效生产的当务之急.本文首次将微动勘察方法应用于煤矿采区勘探,结果表明,该方法对陷落柱异常区反映敏感.在山西潞安漳村煤矿2002工作面测区已知陷落柱上,无论是单点反演获得的S波速度结构,还是微动视S波速度剖面,均能清晰显示陷落柱.微动剖面确定的陷落柱位置与巷道揭露位置一致,边界误差在10 m左右.微动勘察方法是探测陷落柱的一种行之有效的物探方法,由于其分辨率高、无需人工源、野外施工方法灵活便捷、不受施工场地限制等特点,对探测村庄覆盖区之下的煤层构造、圈定陷落柱等,具有得天独厚的技术优势和应用前景. 相似文献
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江西省相山火山盆地是我国第一大、世界第三大火山岩型铀矿田,其西部牛头山一带铀矿勘探中发现深部有大垂幅的Pb-Zn-Ag矿化.60多年来,以该矿田为对象开展的研究取得了一系列丰硕成果,但对火山机构的认识仍不确定.我们采集了涵盖该火山盆地主要地质体的1386块钻孔岩芯标本和243块地表岩石标本,开展了电阻率、磁化率、密度等物性参数测量,并在火山盆地中施测了19条MT剖面(2条骨干剖面和17条精细剖面),对3000 m以浅主要地层、岩体和断裂带等目标地质体的三维展布特征进行了解译和三维建模.研究结果表明:(1)相山火山盆地具有变质岩-花岗岩双基底.基底变质岩系顶界面表现为南北分带(三隆间两凹)和东西分块(两垒夹一堑)的三维地质格局;南西部有加里东期花岗岩侵人,具有似层状的空间展布特征;盆地基底变质岩系与上覆火山-沉积岩盖层之间呈连续的水平低阻异常带,不整合界面清晰.(2)打鼓顶组火山岩呈似层状产出,主要分布于盆地西部;在河元背一船坑一杏树下一带识别出近东西走向厚层的流纹英安岩凹槽,相山铀矿田西部探明的主要铀矿床分布在该凹槽内或其边缘.鹅湖岭组火山岩总体形态呈蘑菇状,在盆地中部厚度较大.在相山主峰半径约2 km的范围内,发现自下而上贯通式的低阻异常,推测是鹅湖岭组碎斑熔岩喷发的通道相(火山颈相),其火山颈呈陡立管状,深部向南东倾伏,浅部向南东撒开.后期花岗斑岩呈岩墙-岩床组合状,总体构成一个向西开口的环形岩体.打鼓顶期主要岩浆通道位于相山顶一巴山之间,次岩浆通道位于河元背;鹅湖岭期火山活动主岩浆通道也位于相山顶一巴山之间,次岩浆通道位于河元背、阳家山(芙蓉山)、严坑和柏昌.(3)火山盆地中断裂构造发育,MT测量结果显示存在7条北东向、4条北西向和1条南北向格架性断裂构造(其中一条新发现的北东向断裂隐伏于白垩纪红盆之下),盆地北部发育1条弧形火山塌陷构造,表现为大规模延续的低阻异常带. 相似文献