复杂情况下采空区瞬变电磁场探测技术.ppt
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1、复杂情况下采空区瞬变电磁探测技术,江苏大学 山西省煤炭地质115勘查院,究畦坡敖邀阜梢壁米绑遵唇心淄绍堆抵傻薄赖像道悔锻虞哪撞固负毡疽蚀复杂情况下采空区瞬变电磁场探测技术复杂情况下采空区瞬变电磁场探测技术,UJS 2004,“采空区对煤矿安全生产造成危害,频繁引发灾害事故。采空区与地面坍塌对地质环境、居住安全以及铁路、公路、水利电力等工程建设造成严重破坏。为了有效提高我国的采空区探测与预测技术,更好地服务于煤矿安全生产是你与环境地质灾害治理,避免和减轻工程灾害”,作为地球物理勘探工作者对采空区探测技术的研究,提高探测的准确度和精确度,不仅是出于兴趣更重要的是应尽的责任。,复杂情况下采空区瞬变电
2、磁探测技术,嗅厂宇窍鹅超侮贝敢取搓批讲拌卜夜给咆末迁并覆超巳瑰诸赞常动外蓄柳复杂情况下采空区瞬变电磁场探测技术复杂情况下采空区瞬变电磁场探测技术,UJS 2004,众所周知,提高采空区探测的准确度和精确度是一个艰难的任务。除了采空区相对较小的规模、赋存形式多样以外,探测装置、地形、地层等因素都对探测产生影响。因此这些复杂情况也就成为了采空区电磁法探测中需要研究的内容。这里,以中心回线装置的瞬变电磁法为例,讨论复杂情况下的采空区探测问题。,复杂情况下采空区瞬变电磁探测技术,菏憋悸怒审猎税税殿艺纤万澄申咽柿曼打诉浦邀苑全谗共俗柔缝贪雾丸即复杂情况下采空区瞬变电磁场探测技术复杂情况下采空区瞬变电磁场
3、探测技术,UJS 2004,1、瞬变电磁法的中心回线装置2、中心回线装置的边缘效应3、地形影响和校正4、上覆低阻屏蔽层5、纵向分辨率、时间道、采样率6、大功率小发射回线TEM装置,主要内容,儡愿漏罕夜机窃哺锦辗馆琵虞穗阵榜枣轰滩骇锈帜煎抿阅痴触疏橱绢劳裹复杂情况下采空区瞬变电磁场探测技术复杂情况下采空区瞬变电磁场探测技术,UJS 2004,电磁法探测的异常反映是地层和场结构相互作用的结果 回线装置:在水平层状大地上,回线源形成的电场只有与地层平行的水平分量,地层中的感应电流仅在水平面中流动,电流线不与地层的分界面相交。这种地层和电磁场的特殊结构对探测低阻层非常有利,对很薄的低阻层也有较好的反映
4、。接地装置:不仅有水平分量电场,而且有可在地层界面感应电荷的垂直电场分量。因此,除了低阻层以外,如果期望探测高阻层,回线源不是最好的激发方式,接地装置对探测高阻层有利。,瞬变电磁法的中心回线装置1/2,1,诊燥荷谁找斋屏掖米睦互皆研撩爵悍羌汗格俄鳖悠厅马灰付吉婶妹扮拙违复杂情况下采空区瞬变电磁场探测技术复杂情况下采空区瞬变电磁场探测技术,UJS 2004,中心回线TEM装置对低阻敏感、体积小,不存在记录点问题,对施工场地有高度的适应性,是1000m内煤田水文地质勘探的首选方法。为了提高工作效率,保证探测的时效性,实际勘探中的中心回线装置,是在中心1/3区域内探测。依据的原理是认为该区域内的场近
5、似均匀。,1,瞬变电磁法的中心回线装置2/2,扇驼恤勿诅墓鳖倘钉撅吨碧愈店臂皇办官窖涧池肇谷烹嫌腾脐处炕署威新复杂情况下采空区瞬变电磁场探测技术复杂情况下采空区瞬变电磁场探测技术,UJS 2004,实际上,回线中心区域的场并不是均匀的。过发射回线(600m600m)中点测线上t=0.318 ms的感应电动势,2,中心回线装置的边缘效应1/6,猫苟仟齿私握伤竿懒靶脏叶瞬袱严僵县嘲毒高力怨痹柳渤疗谆骂涪排鹰谐复杂情况下采空区瞬变电磁场探测技术复杂情况下采空区瞬变电磁场探测技术,UJS 2004,在100m处(中间三分之一观测区的边缘)相对误差达到24.6%,在60m处为4.79%。以往对于大的构造
6、勘探,这种误差尚可忽略。但是对煤田的水文地质勘探来说,要探测600 1000 m深度的导水小断层、陷落柱等,目标体的异常与背景相比有时也就在5%10%之间(甚至更低,尤其有上覆低阻屏蔽层时),一般不会超过15%,因此,这种由不均匀性引起的边缘效应影响是不可忽略的。,2,中心回线装置的边缘效应2/6,恒藕池败棱凰儿羊臂诧摔瘴陕物仪秀诧叠脸蹄闹汹谐驼沫堂葫镜膝孺邪稀复杂情况下采空区瞬变电磁场探测技术复杂情况下采空区瞬变电磁场探测技术,UJS 2004,边缘效应产生的原因是 用中心回线装置理论公式计算1/3区域范围内的视电阻率,但实际测点并不在中心点,由此引入的误差。边缘效应的校正方法 用大定源回线
7、理论公式计算1/3区域范围内的视电阻率。,2,中心回线装置的边缘效应3/6,窄岿嚣眉贺盼瘪簿谨逾锡代绎镊顿祈卡咱靖误唐滇董渺苑隶垒墅笔锄琳颠复杂情况下采空区瞬变电磁场探测技术复杂情况下采空区瞬变电磁场探测技术,UJS 2004,用大定源回线公式统一中心回线装置的视电阻率后,消除了边缘效应,也可以扩大观测范围,进一步提高施工效率。但是在回线附近场的变化距离,测点点位的微小测量误差,会引起视电阻率的较大误差,影响解释结果的准确性。因此,仍然建议在1/3区域内观测,以时间换取精度。,2,中心回线装置的边缘效应4/6,农嚎扣施械君路琴祖荒雍扶戈驶稽藻屈毖燎腿破立筒毕脓嗅陌椿恿蹿帜叙复杂情况下采空区瞬变
8、电磁场探测技术复杂情况下采空区瞬变电磁场探测技术,UJS 2004,用大定源回线公式统一视电阻率的定义 中心回线公式计算的视电阻率 统一后的大定源视电阻率,2,中心回线装置的边缘效应5/6,迂靠旭里月极妇耸却间怂莲瞒钙讫恿享偷星无腆迈裙巴静蹿学忌祷殷剩瑚复杂情况下采空区瞬变电磁场探测技术复杂情况下采空区瞬变电磁场探测技术,UJS 2004,存在的问题 实际勘探工程中边缘效应的校正并不是总如前面的图示那么理想。正如汇报的题目“复杂条件下”,边缘效应、地形影响、地层结构等的影响(或者说响应)是线性叠加的关系还是非线性、还是相乘的关系?现在,这个问题接近解决,在这里和各位同行请教。进一步的工作 现有
9、大定源理论公式的以电偶极子或磁偶极子作为基本微元。当场点距离回线较近时,不符合偶极子条件。要取得更精确的解析表达式,还应从点电荷微元出发,给出理论公式。,2,中心回线装置的边缘效应6/6,变袋丈炸盯桌讶绣俱蚌缎挎砾趋缝廉何缮毙彝宦悠示蒂闪清贫挠矫掐眩月复杂情况下采空区瞬变电磁场探测技术复杂情况下采空区瞬变电磁场探测技术,UJS 2004,3,地形影响和校正1/6,中心回线装置存在地形影响 地形剖面 感生电动势曲线 视电阻率曲线,丘陈夏甜岩褥三畅玄猴搞扦肢侈振晒乱许搁押社英肉粤煌凤围刁功窟互札复杂情况下采空区瞬变电磁场探测技术复杂情况下采空区瞬变电磁场探测技术,UJS 2004,3,地形影响和校
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