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针对浅层或矿井瞬变电磁法探测中发射系统电源电压有限使发射磁矩受限,而发射回线的寄生电感导致电流关断时间过长的问题,设计了瞬变电磁法超小线圈并联式发射回线,通过线圈的并联来增大发射磁矩,再通过外加电阻等方式减小关断时间。从理论上对常规发射线圈与并联式发射线圈建立了等效电路模型进行分析,并对并联式发射线圈与常规发射线圈进行了实验对比测试。结果表明：并联式发射线圈能有效增大发射磁矩,进而减小关断时间。本设计对减少浅层或矿井瞬变电磁法勘探盲区、加大勘探深度具有指导意义。 相似文献
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为了减小矿井瞬变电磁探测盲区，提高探测精度，提出矿井瞬变电磁超浅层高分辨率探测技术。该技术不仅能够适用于常规的矿井地质探测，而且能够对矿井巷道顶板岩层裂隙等浅层地质体进行高分辨率探测，确保煤矿的安全高效掘进与开采。通过理论方法研究，确立了矿井浅层高分辨率瞬变电磁方法的可行性；设计硬件系统的发射电路和接收天线部分，使硬件系统能够适用于超浅层高分辨率探测；对数据采集软件以及数据校正方法进行分析计算，经过数据校正，提高了瞬变电磁浅层探测能力以及探测分辨率。通过矿井实测数据的分析与钻探验证情况的对比，说明该方法技术能够实现矿井瞬变电磁超浅层高分辨率探测目标，适用于矿井生产。 相似文献
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瞬变电磁法矩形线圈自感的精确表达式 总被引：1，自引：0，他引：1
在瞬变电磁法(TEM)中,矩形线圈的自感参数主要用于局部导体晚期瞬变电磁场的等效计算和接收线圈固有过渡过程计算以及瞬变电磁仪器研制。目前,在瞬变电磁法教科书中,单匝矩形线圈自感计算公式都是近似的。本文通过积分方法,推导出了长方形及正方形单匝线圈自感的精确表达式以及正方形单匝线圈自感的近似计算公式。经计算,目前使用的近似公式与精确公式相比误差很大,当回线边长为5m时,误差最小为-39.2%,最大为238.85%;当回线边长为200m时,误差最小为-58.87%,最大为219.33%。本文推导的单匝正方形线圈自感近似公式与精确公式相比误差很小,当回线边长为5m时,误差为0.4%;当回线边长200m时,误差为0.26%。 相似文献
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在瞬变电磁法（TEM）中,圆形回线的自感参数用于局部导体晚期瞬变电磁场的等效计算、接收线圈固有过渡过程计算、关断时间的计算以及瞬变电磁仪器研制等。目前,在瞬变电磁法教科书中,圆形线圈自感计算均使用近似公式。这里根据毕奥-萨伐尔定律推导出单匝圆形线圈磁感应强度及自感的积分表达式,利用MATLAB软件进行数值计算。结果表明,目前使用的自感近似公式,在用于计算半径为0.5 m和1 m的圆形接收回线自感时,误差分别为-18.978%和-26.542%。用于计算发射回线的自感时,当回线半径从2.821 0 m～112.837 9 m时,自感近似公式的误差从-35.84%～-55.65%,且单匝正方形回线与等面积单匝圆形回线的自感值之间存在5.12%～8.11%的偏差。 相似文献
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圆锥型场源是一种新型瞬变电磁发射装置,前期理论研究结果显示该装置具有诸多优点。为了进一步验证该装置的实际探测能力,制作了2种装置在地面和煤矿巷道两种环境下开展了试验研究。地面试验结合高密度电阻率法的探测成果,将圆锥型场源和多匝小回线的探测结果进行比较,结果显示,圆锥型场源对不同地层的电性特征刻画更为准确,识别出的1条断层与高密度电阻率成果更为吻合。矿井超前探测试验结果显示,圆锥型场源的低阻区划分更为精细,尤其在工作面方向显示出更强的低阻分辨能力,多匝小回线探测成果中存在1个低阻连通区,经圆锥型场源探测证实为2个不连通的低阻异常。此外,圆锥型场源的发射和接收线框形状和面积更为稳定,对提升瞬变电磁法工作效率和数据质量有较大的帮助。 相似文献
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磁源边长大小对电磁场扩散速度影响规律研究 总被引：1，自引：0，他引：1
全空间电磁场扩散速度计算的准确性,直接影响矿井瞬变电磁法探测结果的精度.基于电磁场全空间"双烟圈效应"理论,建立了全空间电磁场扩散速度数学模型.对不同边长磁源回线中心电磁场扩散速度进行了对比分析,并对巷道底板三层地电模型全空间理论视电阻率曲线进行了时深转换,结果表明回线边长大,较早时间段回线中心扩散速度大,但衰减速度快,影响浅部地层探测能力;较晚时间段,不同边长磁源回线中心扩散速度趋于相等,说明边长大小对深部地层探测能力影响小.提出了较早时间段电磁场扩散速度校正系数,改进了磁源回线电磁场扩散速度数学模型,为实际探测工作中磁源回线边长大小的选择提供理论依据. 相似文献
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中心回线瞬变电磁法在煤矿采空塌陷区的探测应用 总被引：1，自引：0，他引：1
白山市杨树林煤矿附近的采空塌陷区,已对南侧铁路的正常运行构成危害,需对其进行治理,为此选用瞬变电磁法探测该采空塌陷区的范围。根据该区的施工条件,在充分实验的基础上,确定采用中心回线装置进行探测,其施工参数为发射回线边长50m;接收回线边长5m、20匝、接收线框面积500m^2;供电电流50A,采样率为4μs。共布设测线3条,其中2条平行铁路,线距25、点距10m;一条垂直铁路,点距25m。依据其1线、2线及3线TEM等视电阻率剖面图的低阻异常,判定该采空塌陷区在2线的在590～710m及3线的0～125m范围内。 相似文献
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瞬变电磁(TEM)中心回线装置发射框边长与最佳探测深度关系的探讨 总被引：1，自引：0，他引：1
利用电磁学原理,推导出了载流正方形回路地下均匀半空间介质中心轴线上感应磁场强度B的理论表达式。通过系列的理论计算、对比和讨论,提出了瞬变电磁法中心回线装置探测深度主要受发射线框边长制约,其最佳探测深度与发射框边长二分之一相当的观点。这里引用了一些生产、试验事例,从实践上对这一观点加以佐证。旨在引起同行们的注意,以便在实际生产中更好地利用瞬变电磁法。 相似文献
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本研究实现了考虑发射电流波形的瞬变电磁一维正反演算法。正演采用矩形回线源,通过Duhamel积分计算梯形波的感应电压;反演采用Occam反演方案,得到一个光滑的层状反演结果模型。理论模型合成算例的计算结果表明：上升沿时间、持续时间和下降沿时间不同程度地影响了垂直磁感应强度对时间的偏导数(dB/dt)响应以及电阻率反演结果。理论模型的正演结果显示,上升沿时间、持续时间和下降沿时间分别主要影响晚期、中晚期和早期的瞬变电磁响应,并且取值越大影响越大。理论模型合成数据的反演算例显示,不同上升沿时间对反演结果几乎没有影响,而下降沿时间和持续时间分别影响浅部和深部的反演结果。 相似文献
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宽频带、大功率、短余振声波震源是高分辨率探测大尺度复杂结构体的关键技术,为了解决探测距离与其分辨率的矛盾问题,采用超磁致伸缩材料制作的声波发射器作为震源,研制了一种新的声波探测仪器。该震源中心频率为5 kHz,激励电压300~600 V,具有辐射声功率大、余振短（3.5个周期）、频带宽（1~3 kHz）的特性;其最大的优点是每次激发的声波信号一致性好,可以采用单点多次激发,通过多次叠加的数据处理技术提高信噪比,较好地解决了声波探测距离与分辨率的矛盾,并成功地应用于煤矿采场顶煤厚度探测。现场探测结果表明:大功率声波探测系统能够有效提取4~7 m煤岩交界面的反射波信号,借助于小波多分辨分析信号处理方法,有效地提高了采场顶煤厚度探测的精度及其可靠性,为顶煤厚度精确探测提供了一条有效途径。 相似文献
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煤系石墨属战略性矿产资源,在核石墨、军用飞机轮胎等方面具有独特优势,煤系石墨矿产资源评价对于煤系石墨矿产资源勘查开发、提级增储及战略资源保障至关重要。由于煤系石墨与高变质煤存在连续过渡性质,导致部分煤系石墨被当作无烟煤处理,现有煤系石墨查明资源量可能被大大低估,实际上煤系石墨资源量与高煤级煤的资源量有直接关系。因此,在我国无烟煤等高煤级煤勘查区内,开展煤系石墨资源调查评价工作,将会取得较好效果,预期发现一批新的煤系石墨资源潜力区。通过分析我国目前已知的湖南、福建、吉林等地典型煤系石墨资源分布特征,总结了煤系石墨找矿标志,包括层位、矿化、岩体、构造和围岩蚀变等标志。在高煤级煤勘查区内,基于煤田构造、含煤岩系沉积环境、岩浆活动、煤岩煤质特征、煤类分布与变质情况等资料,结合煤系石墨找矿标志,进行煤系石墨资源调查评价。以科学性、系统性和可操作性为评价原则,依据工作程度、地质条件、矿产条件3类参数,采样点密度、构造变形程度、构造应力、岩体规模与热作用强度、岩体与煤层距离、初步鉴定、精确鉴定7个指标,初步提出了煤系石墨矿产资源评价方法。将实测数据分别与对应指标的预设值比较,利用平面直线拟合方程计算... 相似文献
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煤岩强度离散性及三轴压缩试验研究 总被引：3，自引：0，他引：3
简述了煤的强度离散性原因。采用超声脉冲穿透法测量煤样波速并进行岩石力学试验,回归分析得出了煤岩试件声速与其力学参数之间的关系式,为尽可能避免因煤样离散性而带来的盲目试验提供了一条技术途径。采用MTS815岩石伺服试验系统进行了煤样三轴压缩试验。结果表明,与花岗岩等高强度岩石不同,由于煤的孔隙裂隙发育在围压作用下孔隙裂隙被压密闭合,煤的弹性模量随围压增大而增大,但并非线性关系;煤的轴向破坏应力及残余强度均随围压增大而增大。研究结论对于在破碎煤体中掘进的巷道的锚固机理研究有重要指导意义。 相似文献
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煤岩界面的高精度探测是构建智能开采三维地质模型的关键难点。提出利用煤矿井下顺层孔实施单孔反射雷达,联合多孔探测结果构建区域煤岩界面地质模型实现透明工作面的方法。对单孔雷达数据,利用巷道波同相轴斜率计算煤层雷达波速度,采用空间约束偏移成像实现煤层顶/底板反射界面精准归位。形成3种匹配实际开采的透明工作面构建模式:回采前长钻孔模式、回采中短钻孔模式和联合模式。在山西某矿31004工作面对回采中短钻孔模式进行试验性应用,基于钻孔雷达构建的工作面地质模型与原始地质模型相比,局部信息刻画更精细,顶、底界面及煤厚与实际数据误差分别小于0.57、0.54、0.30 m。结果表明:钻孔雷达能高精度探测煤厚与顶、底界面,可实现透明工作面的构建。 相似文献
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N.O. Kozhevnikov 《Russian Geology and Geophysics》2009,50(3):222-233
Ungrounded horizontal loop responses at low frequencies and/or late times can be modeled in terms of an equivalent circuit with lumped elements, but a loop in a general case is a distributed system. At high frequencies and/or early times, the wire in combination with the underlying earth makes a transmission line in which current behaves according to the wave equation. Solving the equation for current turn-off is quite difficult because the primary parameters of the wire–earth system depend, in an intricate way, on earth conductivity (resistivity) and frequency (or time). In modeling the current turn-off process, the loop was simulated as a symmetrical combination of two identical transmission lines with shorted outputs. Modeling was performed in the frequency domain with subsequent transformation into the time domain. Comparison of measured and computed transient self responses showed that good fit requires taking into account (1) interaction of each line with its own image current, (2) mutual inductance of the two lines, and (3) skin effect in the wire. As a result of mutual inductance, the parameters of the lines and, hence, of the whole loop depend on local conductivity, which, at least in principle, may allow one to infer the resistivity of shallow subsurface from current turn-off responses. A real ungrounded horizontal loops lacks symmetry at early times and its magnetic field differs from that predicted by the conventional methods of induction soundings. 相似文献
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In some applications, especially for tunnel surveys and ancient tomb investigations, the scale of survey location is so small that it is impossible to lay a large enough transmitter loop for detection. A small-scale and high-power Transient Electromagnetic (TEM) transmitter configuration must be adapted to detect longer distance or greater depth. Redesigning the TEM surveying configuration may facilitate improving signal penetration and precision of TEM soundings. Based on physical simulation, a newly designed special-loop-source TEM survey configuration has been introduced, which employs four square apertures within a single large transmitter loop to excite stronger fields. The primary and secondary fields have been measured using both the new special-loop system and standard normal single loop TEM configuration for different receiver-transmitter separations and for different target depths. The response curves were compared, revealing that the primary field intensity and the secondary field response were improved by the special-loop transmitter system as compared to the standard system. The new special-loop configuration can be used for tunnel TEM prediction and other TEM investigations. A case study was conducted on tunnel forecasting in Hubei Province, China. This terra TEM survey showed that it is an effective and successful method for exploring and predicting challenging geological structures ahead of a tunnel wall during excavation. 相似文献
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确定合理的区段煤柱宽度及巷道支护型式和参数,对于提高资源回采率和巷道安全性及实现综放开采高产高效意义重大。以王家岭煤矿20103区段运输平巷为工程背景,采用FLAC3D数值分析了不同煤柱宽度下围岩主应力差、变形及破坏演化规律,认为合理煤柱宽度为6～10 m,并结合实际地质和生产条件确定试验巷道煤柱宽度为8 m。采用理论分析和现场钻孔窥视方法综合确定基本顶断裂线位于距采空区约7 m处,认为由于综放沿空巷道围岩性质结构和应力分布沿巷道中心线呈明显非对称性,将引发煤柱侧顶板严重下沉和肩角部位煤岩体错位、嵌入、台阶下沉等非对称破坏特征,靠煤柱侧顶板及肩角部位是巷道变形破坏的关键部位。在此研究基础上,针对性地提出了以高强锚梁网、不对称锚梁、锚索桁架为主体的综合控制技术,详细阐明了具体支护措施的控制机制,并进行现场应用。工程实践表明,8 m煤柱宽度合理,该支护技术能够保证窄煤柱沿空巷道围岩稳定,并已在王家岭煤矿大面积推广应用,对类似工程条件的支护技术具有一定的理论意义和实用价值。 相似文献
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采用实验方法对多匝同一小回线和重叠小回线两种瞬变电磁法工作装置进行了对比研究,探讨了两种装置参数随线圈匝数的变化关系,从而为野外实际勘探提供数据参考。首先在地下一定深度埋置一低阻体,在该低阻体正上方布置一条测线,然后先分析单点数据的发射磁矩、关断时间、感应信号强度随线圈匝数的变化关系,在此基础上对比不同装置随线圈匝数变化的多测道剖面图,分析两种装置的异同点。实验表明两种装置的发射磁矩、关断时间、信号强度及对异常体的分辨能力都随发射线圈匝数的增加而增加;在相同匝数情况下,同一回线的发射磁矩和关断时间稍大,但有效信号部分能量衰减快,信号强度相对较弱,探测深度较浅,然而在有效探测深度下,同一小回线装置对低阻异常体的分辨能力更强。 相似文献
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针对DTC-150防爆地质超前探测仪在工程应用中存在的几个问题,提出了研制新型矿井多波多分量地震反射波观测系统的必要性。通过对大量工程预测预报资料的分析,结合煤岩有效地震波频率特性等4个关键技术的研究,得出了煤岩有效地震波频率范围和观测系统的有效布设方式,研制了高速、高精度、多通道数据采集及处理系统,给出了掌子面绕射回波形成的探测盲区和巷道声波的处理方法,提出了掌子面绕射回波与直达波不重叠的条件。新型矿井多波多分量地震反射波观测系统的研制成功为矿井提供了更为准确、更长距离的超前预测预报手段,同时也为煤矿安全生产提供了有力的保证。 相似文献