地—井激电法探测盲矿体的数字模拟研究
双频激电法探测煤矿采空区的试验研究的开题报告
双频激电法探测煤矿采空区的试验研究的开题报告一、研究背景煤矿采空区是煤矿开采过程中留下的空洞，如果采空区没有填充，就会形成地下空洞。
这些采空区会对矿井的安全稳定性产生极大的影响，同时也会威胁到附近居民和建筑物的安全。
因此，对煤矿采空区进行探测和监测就显得非常重要。
双频激电法是一种非常有效的探测方法，它可以通过测量不同频率的电磁波在地下介质中的传播特性来确定地下介质的物理性质和结构特征。
由于采空区中含有高电导率的水或气体，与普通地质体的电性质不同，因此可以通过双频激电法来探测采空区。
二、研究内容本课题旨在研究双频激电法探测煤矿采空区的可行性，并进行试验验证。
具体研究内容包括以下几个方面：1. 对双频激电法的基本原理和特点进行分析和研究，了解其适用范围和局限性。
2. 对采空区的电性质和特点进行分析和研究，了解其对双频激电法探测的影响。
3. 设计实验方案，选择合适的试验场地和采样点，进行实际探测，并记录和分析实验数据。
4. 对实验数据进行处理和分析，验证双频激电法在采空区探测中的可行性和准确性。
5. 对实验结果进行总结和讨论，提出优化和改进的建议。
三、研究意义本研究的完成将具有以下几个方面的意义：1. 探索了利用双频激电法探测煤矿采空区的新途径，为煤矿灾害预防和治理提供新思路和新方法。
2. 通过实际试验验证，提高了对双频激电法探测煤矿采空区可行性的认识和理解，为该方法在实际工程中的应用提供了支持。
3. 对采空区的电性质和特点进行了深入研究，拓宽了对采空区的认识和了解。
四、研究方法和技术路线本课题的研究方法包括文献资料调研、理论分析、实验设计与实施、数据处理与分析。
具体技术路线如下：1. 文献资料调研：对双频激电法及其在采空区探测中的应用情况进行调研，了解目前国内外学者在该领域的研究进展。
2. 理论分析：对双频激电法的基本原理和采空区的电性质进行分析和研究。
3. 实验设计与实施：选择合适的试验场地和采样点，设计实验方案，进行实际探测，并记录实验数据。
钻探井中激电测井寻找盲矿体前景乐观
井 激电 井 壁 铡
Ａ． ． ５ 咖１删
不得 不把 目光精力 投 入 到地 下深 部 找矿 上 边 ， 时 ， 这
钻 探井 中物 探激 电测井 ， 随机应运 而生 。经 过几 年十 几 年的摸索 实践 ， 价 地 面 电磁 异常 ， 现 井旁 或井 评 发
底 盲矿 ， 确定 矿体 岩 体 的空 间位 置 、 产状 、 态 、 伸 形 延
４ ４
新
疆
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金
属
第 １ 期
钻 探井 中激 电测 井 寻 找盲 矿体 前 景乐 观
朱 长 喜 （ 疆 地 矿 局 第 四 地 质 大 队 阿勒 泰 ８ ６ ０ ） 新 ３ ５ ０
摘 要 物探井 中激电测 井， 目前用来寻找地质盲矿体前景比较乐观。 在
关 键 词 钻井
物探
测井
找矿
１０ ３
３４ ． ２０ ３ ０２ ．
极化率（ ） 深 度（ ｍ）
极化率（ ）
证 在 ８ 。９ （） ０ Ｘ 年 Ｘ１ ３ ２０ ０日哈 巴河 阿 舍 勒 铜 矿 Ｚ ４ ２ 根据 物探 测 井 结 果再 次布 孔 ， 实 ， １ ３ ０ｍ 处 Ｋ４ ０
孔 中孔 。井 壁 观 测 结 果 ，５ ８ 有 一 孔 段 ４ 的 打 出了 ７ ３ｍ 的黄 铜 矿 ， 质 人 员 肉眼 观 察 品位 可 ３ ～ Ｏｍ ５ｍ ． 地
ｌ 以下 ） ＇ ｌ ｍ 虽然在 该钻井 中再 没发 现其他 有 意义 有价 值的异 常 ， 在 方 位 测 井 时 发 现 ， 此 井 位 ， 方位 但 据 在
２ ５点 距 ８ 处 有 一 可 喜 异 常 ， 图 １ １。 ０ｍ 见 。
电法在秦岭钼多金属矿区找盲应用
视电阻率数值小于 ６Ｏ （ ・ ） Ｏ Ｑ ｍ ，属于相对低阻区域。
５ 解 释推断成果
５ １ 剖面 激 电测深 解释 推 断与成 果 ．
区内激电测深曲线共有 “ 、Ｋ Ｇ ”和 “ 一”字型三种基本类型 （ ４ ，其变化特点 为： 图 ）
３ 电法工作 方法技术
针对矿区地质和地形条件，采用电法勘查方法中的直流激电中梯装置进行工作 。根据圈 定的激 电异常组合特征 ，重要异常段布置激 电测深剖面，对矿体平面位置及下部延伸情况作 出解释推断。
３ １ 仪器 选择 ．
激 电中梯选用仪器 为重庆奔腾数 控技术 研究所 生产 的 ＷＤ Ｚ ５大功率智 能发 射机、 Ｆ－ ｗＤ ｓ －数字直流激电仪接收机 ，激 电测深选用仪器为重庆地质仪器厂生产的 Ｄ Ｄ － Ａ多 Ｊ—２ ｚ ＿６ 功能直 流电法 （ 电）仪 ；野外工作期 间，仪器性能稳定 ，数据采集工作质量符合要求 。 激
岩石名称
绢云母化板岩、 凝灰质板岩 蚀变变石英 砂岩 花 岗斑岩 （ 强风化 ）
细 晶 岩脉
块数 （ 诅 （ 黻 值Ｔ（ 平 值 （ ‘ 诅 ｐ（ ・ 驮 直 Ｂ Ｑ・ 平 幢 ％） Ｔ ％） ％） 坶 Ｑ Ｍ） Ｑ Ｍ） （ Ｍ） 均 ｌ Ｂ ｌ 曩 Ｂ ｐ
关
键
词 ：直 流激 电 ；激 电异常 ；视极 化 率 ；视 电阻 率 ；秦 岭钼 矿 区 ；盲矿 体 ； 深 部找 矿 文 献标识 码 ｉＡ
中 图分类号 ：Ｐ ３．／ ６８６ ６ １３ Ｐ １．５
０ 前 言
前人 通过详 细地 质矿 产工作 ，对黄龙 铺一 带钼 多金属 矿 的规模 、品位 、储量 等进行 了 比 较充分的评价 ，依据前人资料进行矿区开发设计工作时，发现矿体西南部边界下部 ２０ｍ深 ０ 度范围内矿体变化情况的资料较少、依据不够充分 。为此急需一种快速、经济、高效及可靠
地下矿藏探测技术方案
地下矿藏探测技术方案1. 背景地下矿藏的探测是资源勘探的重要环节。
通过有效的探测技术方案，可以快速准确地发现和评估地下矿藏，为资源开发提供重要的参考依据。
2. 技术方案在地下矿藏探测方案中，我们建议采用以下技术：2.1 电磁法探测技术电磁法是一种常用的地下矿藏探测技术。
通过测量地下电磁场的强度和变化，可以推断地下矿藏的存在和分布情况。
该技术具有高灵敏度、高分辨率和较低的成本优势，适用于大面积的矿藏探测。
2.2 雷达波探测技术雷达波探测技术是一种非常有效的地下矿藏探测方法。
通过发射和接收雷达波，可以获取地下地质体的反射和散射信息。
该技术具有高分辨率、高精度和适应性强的特点，适用于浅层和深层矿藏的探测。
2.3 地球物理勘探技术地球物理勘探技术是一种综合利用地球物理学原理的矿藏探测方法。
包括重力法、磁法、地震法等。
通过分析地下物质的重力、磁场和地震波传播等特征，可以推测地下矿藏的存在和性质。
该技术具有广泛的应用范围，并可提供多种信息综合分析。
3. 方案选择与优化针对具体的地下矿藏探测任务，我们可以根据地质条件、矿藏类型和工程需求等因素，选择合适的技术方案，并进行方案优化。
通过综合考虑技术的精度、可行性、成本和时间等因素，以及与其他勘探手段的配合使用，可以提高探测效果和经济效益。
4. 结束语地下矿藏探测技术方案的选择和优化对于资源开发具有重要意义。
通过合理选用和优化探测技术，可以提高矿藏的发现率和评估精度，为后续的资源开发提供有力支撑。
以上是关于地下矿藏探测技术方案的简要介绍，请根据实际需求进一步详细研究和实施。
基于有限差分的地-井方式井中激电正演计算
0引言
激发极化法在国内外矿产资源勘探开发中的 应用较多，已总结了一定的应用经验及规律咱1暂。虽 然地 - 井方式井中激电对井旁的盲矿勘查及井旁 盲矿方位的确定中得到有效的应用 咱2暂，但对井中 激电方法的理论总结及研究还相对滞后。当前，数 值模拟法是研究井中激电场比较有效的基本方 法。模型的建立是运用此方法进行模拟的关键。恰 当合理地建立模型，确定边界约束条件，就可以得 到恰当、合理的模拟结果。
V軒（x，Ky，z） 2滓（x，z）-2Ky2滓（x，z）V軒（x，Ky，z）越
-2Q軒啄（x0）啄（z0）
（6）
式中 Q 为（x，Ky，z）空间中电源的电流密度。 有限差分数值模拟的网格划分如图 1 所示。
图 1 中吟A ij 是 x、z 平面内包围电源点（x0，z0）的某 一面积元。
i=1，2，3，...，M X
（4）计算视极化率。通过求解线性方程组求出 各个节点的一次场电位值之后，将极化体和周围 介质的等效电阻率分别赋值给极化体和周围介质 的各个节点，然后重复计算出各个节点的总场电 位值。通过得到的一次场电位差（ΔV 1）和总场的 电位差（ΔV）进行计算，从而得到视极化率。
3 正演计算结果
正演模拟的介质是均匀的各向同性的地层介 质，使用的异常体是板状体。板状体长 76 cm，宽 20 cm，厚度 2 cm，场源的电流强度 0.04 A，地层介 质电阻率 10 Ω·m，板状体电阻率 1 Ω·m。参数 h 是井口水面距钢板垂直距离，d 是井距铜板的水 平距离，L 是铜板的长度，r 是供电电极 A 到井口 的距离，MN 是测量电极的极距。A 0、A 1、A 2 和 A 4 分别代表 r=0、主方位、反方位和辅助方位。改变 r、d 以及板状体的产状分别进行正演计算，得到 相应条件下的主反方位、辅助方位以及 r=0 时的 视极化率曲线。
激电法在天井窝多金属矿勘测中的应用
激电法在天井窝多金属矿勘测中的应用摘要激电在我国金属矿产资源探测中得到了广泛的运用。
激电法是以岩、矿石的激电效应差异为物质基础，通过观测和研究地下介质的激电效应分布规律，达到勘查地下地质体分布的一种电法勘探方法。
本文以江西省崇义县天井窝矿区使用激电法对钨矿的勘探作为工作实例，介绍激电法勘测应用。
关键词激电法；视电阻率；激电异常一、激电法的基本原理及装置1、基本原理激电法是以岩、矿石的激电效应差异为物质基础，通过观测和研究地下介质的激电效应分布规律，达到勘查地下地质体分布的一种电法勘探方法。
2、中间梯度装置本文主要介绍激电法中梯装置对钨锡矿的勘探，布置了6条激电中梯剖面，测线总长度计3.6千米，252个测点,圈定视极化率异常3处，视电阻率低阻异常带1条，视电阻率高阻异常带2条，推断断裂带2条、地质界线2条，并大致圈定了其范围、走向、及在地表出露位置。
激电测深采用现场结合激电中梯工作发现时的异常情况布设激电测深工作，激电测深点点距20m，使用对称四极装置，最小供电极距AB=6m，最大供电极距AB/2=225m。
激电测深点6个。
二、工作区域地球物理特征1、地质概况本矿区地层简单，主要为震旦系上统老虎塘组和奥陶系上统古亭灰岩，二者为断层接触。
震旦系上统老虎塘组分布于测区南部。
为一套次深海泥质陆源碎屑的类复理石建造。
岩性简单，主要为千枚岩，千枚状板岩、粉砂质板岩、变余石英细砂岩，局部夹凝灰岩。
上部为粉砂质板岩、变余长石石英砂岩、板岩、含炭质硅质板岩等，下部为古亭组灰岩、或不纯灰岩。
多以单斜岩层产出，地层走向多为北西西或北北西，倾向南西，倾角30°-50°。
局部地段灰岩或钙质砂岩与花岗岩接触部位，已交代形成以石榴子石为主的矽卡岩类岩石，大部分灰岩已大理岩化。
第四系全新统沿山坡或山沟零星分布，厚度一般1-5米不等。
堆积类型有残积、冲积、坡积、洪积等。
物质组分为褐黄色亚粘土。
腐植土化亚砂土、砂、砾等混杂堆积物。
井中激发极化法在矿产资源勘探中的作用
井中激发极化法在矿产资源勘探中的作用潘和平【摘要】通过介绍井中激发极化法（简称井中激电）地-井方式寻找井旁、井底盲矿的基本原理以及野外应用实例；介绍井中激电井-地方式探测深部盲矿、圈定矿体走向的原理和实例；介绍井中激电井-井方式探测井间盲矿实例，较系统地综述了井中激电（电阻率）在矿产资源勘探中的作用。
%Boreholeinducedpolarizationmethod(referredtoasboreholeIP)isthege neraltermofinducedpolarizationmeasurementsintheborehole.Thispaperdescribesthebasicprinciplesoftheprospectingforbli ndorebodiesbesideandatthebottomofthebore-holeaswellastheapplicationexamplesusingIP/resistivitymethodsforthesurfac e-to-boreholeworkpattern.Thebasicprinciplesof detectingdeepblinddeposits,thedelineationoftheorebodiesandtheapplicatio nexamplesusingIP/resistivitymethodforthebore-hole-to-surfaceworkpatternaredealtwith,andtheexamplesofdetectingorebodiesbet weenboreholesarepresented.Theeffectof boreholeinducedpolarization/resistivitymethodintheexplorationofmineralre sourcesissystematicallyreviewed.【期刊名称】《物探与化探》【年(卷),期】2013(000)004【总页数】7页(P620-626)【关键词】井中激发极化法;地-井方式;井-地方式;井-井方式;矿产资源勘探【作者】潘和平【作者单位】中国地质大学地球物理与空间信息学院，湖北武汉 430074【正文语种】中文【中图分类】P631井中激发极化法(简称井中激电)，是在钻孔中进行激发极化测量的各种工作方式的统称。
井间激电三维数值模拟方法研究
井间激电三维数值模拟方法研究井间激电三维数值模拟方法研究井间激发极化法(井间激电)的供电和观测装置置于地下深处,能够有效的提高勘探深度和发现深部目标体的能力。
随着对深部找矿方法的研究,以及井中物探方法的发展需求,井间的三维反演已逐渐取代二维反演,成为新的研究方向。
但是由于受三维正反演的计算效率的限制,井间实际资料的反演仍以二维为主,三维反演的应用较少。
井间激电二维反演是通过相邻的两口井的观测数据进行反演计算,从而确定地下的矿产分布情况。
这种二维反演方法存在一些不足之处:1、井间接收到的电场是来自三维空间的电场响应,二维条件下模拟的电场记录并不能全面地反映出井间三维空间的电场信息,不利于三维电性结构的解释和评价;2、二维成像只是利用相邻的两口井的观测数据进行成像,没有利用分布在三维空间的多井观测数据,使得观测数据和相应的方位信息的利用率不高。
针对目前井间激电正反演研究中存在的问题,展开基于多井数据的井间激电三维数值模拟与反演方法的研究,有助于获得井间真三维电性结构,弥补井间二维成像存在的不足,为井间激电勘探提供更为准确的地电结构信息,同时也为井间激电法的资料解释提供了基础和依据。
本文展开井间激电三维正反演的研究。
采用有限单元法实现了井间激电的正演计算,采用非均匀六面体网格剖分方法,并对生成的网格再进行四面体细化,提高了计算精度;在刚度矩阵合成过程中,比较了不同策略的计算效率,优化了刚度矩阵的合成策略。
对于有限元法最终形成大型稀疏线性方程组,实现了对称超松弛预条件共轭梯度法(SSOR-CG)的迭代计算,完成了三维激电正演的计算。
针对三维正演中形成的大型稀疏线性方程组的计算问题,从迭代计算方法求解大型稀疏线性方程组的效率问题出发,引入代数多重网格法,实现了代数多重网格法(AMG)的计算,提高了正演计算的效率。
给出了代数多重网格法的RS粗化策略的计算流程,以及虚拟网格的插值算子、限制算子、系数矩阵和光滑迭代的计算方法;通过数值实验分析了算法的收敛效率与强弱连通阀值、网格粗化的层数的关系,优化了参数的选取;通过数值实验比较了SSOR-CG、AMG、代数多重网格预条件共轭梯度法(AMG-CG)和代数多重网格预条件稳定双共轭梯度法(AMG-BCGSTAB)算法的计算效率,发现AMG-CG和AMG-BCGSTAB算法计算效率最高,说明将代数多重网格法作为传统迭代方法的预条件子的方法具有更高的计算效率和稳定性。
煤巷综掘工作面聚焦双频激电法超前探测关键技术研究
煤巷综掘工作面聚焦双频激电法超前探测关键技术研究煤巷掘进作业作为最重要、最危险的前端生产环节,不可避免地遇到突水、岩爆、垮塌及火灾等地质灾害,对掘进矿工生命安全威胁极大,伤亡事故频发。
在煤矿五大地质灾害(瓦斯、粉尘、水、火、顶板灾害)中,水害威胁非常严重,是煤矿的主要灾害之一。
为消除安全生产隐患,提高掘进工作面工作效率和安全保障系数,实现掘进过程远程自动控制、无人化作业,应合理解决“探测、掘进、支护、锚固”四大工序之间相互制约的矛盾,突破超前探测、快速支护、掘进机自动控制3个关键技术。
具体到煤巷综掘超前探测方面,如何有效、准确查明掘进前方隐伏的有害地质构造(含水地质构造、断层地质构造和陷落柱地质构造),特别是含水地质构造已成为煤炭生产中亟待解决的技术难题。
这些隐伏的有害地质构造在地质勘查的宏观探查过程中很难发现和准确定位,采用传统的钻探方法,成本高、设备笨重、工期长、效率低,往往不能得到令人满意的效果。
和钻探法技术相比,物探已经成为解决煤矿地质构造、安全隐患探测的重要技术手段,相对具有快速、方便、经济、分辨率高、控制范围大等技术优势,在煤矿防治水领域得到了极大的推广和应用。
现有的煤巷超前探测物探方法主要有:矿井直流电法、瞬变电磁法、矿井地质雷达法以及地震波勘探法等。
利用这些物探方法进行煤矿井下超前探测,仍有其不足之处:存在探测准确率低、实时性差、方向性差、效率低、成本高、抗干扰能力差、探掘分离等问题,造成“探、掘”矛盾日益凸显,严重制约了煤矿综合机械化水平和生产效率的提高。
随着直流聚焦电阻率法、直流聚焦激电法和交流聚焦激电法理论的提出及其在地面或隧道超前探测领域的成功应用,极大地推动了聚焦电法理论的研究范围。
中国矿业大学(北京)针对现有煤巷物探技术之缺陷,基于这些研究理论和探测方法的基础上,结合煤矿特殊地质环境,提出一种适合煤矿井下超前探测的新方法——聚焦双频激电法煤巷综掘超前探测技术。
该技术以双频激电法和聚焦电法为理论基础,充分利用双频激电法装置轻便、抗干扰能力强、工效高、稳定性好、观测精度高等优点,并结合聚焦电法较强的穿透能力和压制地表干扰等特点而形成的一种超前探测技术方法。
激电测井方法与技术
激电测井方法与技术要求一、井中激电的目井中激电是勘查多金属和贵金属硫化物矿床及寻找井旁和深部盲矿体而及离钻井的距离和方位有效井中物探方法之一，本项目采用的是井中物探测量方法中的五方位地—井测量方式，利用该方法可确定钻孔内每个方位的地质体（矿体）在地下半空间的赋存的位置情况。
二、激电测井方法根据本区的地质特点，和寻找井旁、井下地质体采用五方位地—井方式测量。
1、装置形式及测量方式(1)采用梯度装置点测方式，即电极MN 同时下井，M 极在上，N 极在下。
深度计算点定在MN 极的中点。
由于MN 极距增大，外来电干扰的影响也会增大，同时由于平均作用异常曲线会变得平滑，不利于分辨较小或较弱的矿体异常，结合地质情况分析，设计MN=10m ，测点点距等于MN 极距，在有意义的井段，特别是在矿体异常的特征点附近，应适当加密。
无穷远B 极至井口的距离必须足够大。
B 极距离过小会影响勘探深度和探测范围，并使异常曲线发生畸变。
B 极距离的确定，依据原则为B 极在测量点产生的极化场小于A 极在该点的极化场的5%。
确定B 极距离的关系式如下：11123/2-⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+⎪⎭⎫ ⎝⎛=h r h r B δ 式中：B r —B 极至井口的距离；r—A极至井口的距离；h—测量井深； —B极影响的允许误差。
由于上式是在假设地下为均匀介质的情况下导出的，故此实际布置B 极时，距离应大于上式的计算值，同时B极尽量布置在垂直矿体走向的方向上。
根据钻孔深度和上述公式计算，B极布线为孔深的3倍，如孔深300米，B极布线距孔位900米，B极布线方向垂直地质（矿）体，为北东40度。
工作中对所有完成的钻孔首先作r=0（即A极置于井口接套管）到地—井方式测量，在发现井旁盲矿异常或有必要进一步工作时，再进行地—井方式方位测量，即把A极依次布置在钻井的北、东、南、西（或根据实际地质体走向）各方位上，并在每个方位上均作地—井方式测量。
方位测量时A极距井口距离r的选择，应以能获得最明显的井中激电异常和最显著的方位差别为原则，通过实验确定r值。
电法勘探设备在地下矿井安全监测中的应用案例研究
电法勘探设备在地下矿井安全监测中的应用案例研究地下矿井是采矿过程中最危险的工作环境之一，因此，对矿井的安全监测显得非常重要。
在过去的几十年中，电法勘探设备已经被广泛应用于地下矿井的安全监测中，为矿工的安全提供了可靠的支持。
本文将介绍电法勘探设备在地下矿井安全监测中的应用案例，并探讨其优势和限制。
一、案例描述某煤矿是中国东北地区的大型瓦斯煤矿，矿井深度超过1000米。
由于地层变动和煤层开采引起的瓦斯渗漏，矿井存在严重的瓦斯爆炸风险。
为确保矿工的安全，矿方采用了电法勘探设备对矿井进行安全监测。
二、电法勘探设备的工作原理电法勘探是一种利用电流通过地下介质传播的物理方法，探测地下的电阻率、导电率等物理特性。
电法勘探设备通过在地下埋放电极，向地下发送特定频率的交流电信号，然后测量电流和电压的响应，从而分析地下的物质组成和结构。
在矿井安全监测中，通过对地下电阻率的变化进行实时监测，可以及时发现地下瓦斯漏风和地下火区。
三、案例研究结果在该煤矿实施的电法勘探监测中，使用了多个电极组合来覆盖整个矿井。
通过实时监测，电法勘探设备发现了多处地下瓦斯漏风和火区。
在这些地方，地下的电阻率发生了明显变化，表明存在异常的物质组成。
通过及时采取措施，矿方成功地控制了瓦斯泄漏和火灾的风险，确保了矿工的安全。
四、电法勘探设备的优势1. 非侵入性：电法勘探设备能够实现对地下的非侵入性监测，不需要打井或挖洞，降低了对矿井的破坏和风险。
2. 实时性：电法勘探设备能够实时监测地下的电阻率变化，及时发现异常情况，提供了对矿井安全状况的快速反馈。
3. 准确性：电法勘探设备具有较高的分辨率和准确性，能够准确识别地下瓦斯泄漏和火区的位置和范围。
4. 可视化：电法勘探设备可以将监测结果以图像或图表的形式展示，方便矿方进行数据分析和决策。
五、电法勘探设备的限制尽管电法勘探设备在地下矿井安全监测中具备一定的优势，但也存在一些限制：1. 深度限制：电法勘探设备对地下矿井的监测深度有一定限制，需通过设置合适的电极布置和信号参数来适应不同深度的矿井。
地电勘探技术在地下矿山工程中的应用研究
地电勘探技术在地下矿山工程中的应用研究地电勘探技术是一种通过测量地下电场强度和电位分布来探测地下物质分布和结构的方法。
在地下矿山工程中，地电勘探技术广泛应用于矿床勘探、矿井安全监测和矿井水文地质调查等方面。
本文将从这几个方面探讨地电勘探技术在地下矿山工程中的应用研究。
首先，地电勘探技术在矿床勘探中发挥了重要作用。
地质勘探是确定矿产资源分布和规模的基础工作，而地电勘探技术可以对矿床的电阻分布进行测量，从而推断出潜在的矿体位置和性质。
地电勘探技术能够快速地进行大范围勘探，提高勘探效率，节省勘探成本。
通过分析地电勘探数据，可以绘制出地下电阻率图，进一步指导勘探人员进行目标矿体的具体勘探工作，提高找矿的准确性和效率。
其次，地电勘探技术在矿井安全监测中具有重要的意义。
随着矿山深入开采和开工面扩大，矿井安全问题成为影响矿山生产和人员生命安全的重要因素。
地电勘探技术可以通过测量地下电阻率的变化来监测矿井周围岩石的变形和运动情况。
当岩石发生变形或破裂时，其电阻率会发生相应的改变，通过对这些变化进行分析，可以及时预警可能的危险情况，为矿山安全管理提供依据。
此外，地电勘探技术还可以应用于矿井水文地质调查中。
在地下矿山工程中，地下水是一个重要的问题。
地电勘探技术可以通过测量地下电阻率来推断地下水位和地下水流动方向等信息。
矿井开采过程中，地下水的变化对矿山产生影响，因此了解地下水的分布和流动情况对矿山的安全和生产具有重要意义。
地电勘探技术可以提供地下水的界面位置和厚度等参数，为矿井水文地质调查提供准确可靠的数据。
在地电勘探技术的应用研究中，还存在一些问题和挑战。
首先，地电勘探技术在不同矿山地质条件下的适用性有一定局限性。
不同矿山的岩石特性和地质结构不同，可能导致地电勘探数据的解释和分析存在困难。
其次，地电勘探技术对仪器设备和操作人员的要求较高，需要精确的仪器和熟练的操作技术。
同时，地电勘探数据的采集和处理也需要专业的技术支持。
地一井方式井中激电模型实验
摘 要 ： 通过地 一井方 式激电的模型实验 ， 了解 井中激发极化场 的分布特点 ， 确定极化体与井 中激 电异常之
间 存 在 的相 互 关 系 。模 型 实验 的 结 果 可 以 较 好 的 反 应 异 常 体 的 存 在 ， 可 以 较 好 的 反 应 井 旁 盲 矿 的埋 深 和 方 位 。通 过 模 型 实 验 的研 究 ， 对 于 合 理 的布 置 野 外 观 测 工 作 以 及 正 确 的解 释 实 测 资料 有 一 定 的 指 导 意 义 。
的探索 和 总结 。本研 究进 行 地 一井 方 式激 电 的模
型实验 ， 了解 了井 中激发 极化 场 的分布 特点 ， 并 且
得 到一定 的应 用 的 效果 。 当前 ， 对 于井 旁 盲 矿
２ ． Ｆａ ｃ ｕ ｌ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｇｅ ｏ ｐｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ｓ＆ Ｇｅ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｃ ｓ ，Ｃｈ ｉ ｎ ａ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｇｅ ｏ ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ， Ｗｕ ｈ ａ ｎ Ｈｕ ｂ ｅ ｉ
４ ３ ０ ０ ７ ４ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
第 １ １卷 第 ５期 ２ ０ １ ４ 年 ９ 月
工程 球物理学 赧
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Ｖｏ１ ． １１． ＮＯ ．５ Ｓｅ ｐ．， ２ ０１ ４
文章编 号 ： １ ６ ７ ２ —７ ９ ４ Ｏ （ ２ ０ １ ４ ） Ｏ ５ —０ ６ ３ ５ 一Ｏ ４
关 键 词 ：地 一井方式 ； 井 中激 电； 模型实验
地-井方式激电确定矿体空间位置
Ｌ＞ｄ １００ ５０ １００ ／ ０ ／ －１００
５ ０ ～ ３００
Ｌ＝ｄ １００ １００ ５０ ／ ０ ／ －５０ ５ ０ ～ ３００
Ｌ＜ｄ １００ １００ ３０ ／ ０ ／ －３０
５ ０ ～ ３００
图 ７ 多井情况下（Ｌ＞ｄ）、（Ｌ ＝ ｄ）、（Ｌ＜ｄ）时的二次场异常曲线
３）当 Ａ 极置于套管接地处（Ｌ ＝ ０ ｍ），因 ｈ＞ｄ，球 体以垂直极化为主，出现上下不对称的负异常，其水 平极化方向与 Ｌ ＝ １００ ｍ 相反，球心深度位置约在异 常正极值与第一个零值之间。
接下来引入几何投影法模拟八方位辅助供电， 从而更完整地掌握地－井方式激电在各个方位的激 发极化效应（图 ３）。 八方位辅助供电点设为 Ａ５、Ａ６、 Ａ７、Ａ８，为了方便起见，设 Ａ５ 和 Ａ７，Ａ６ 和 Ａ８ 为关于主
收稿日期： ２０１５⁃０３⁃２４ 基金项目： 国家自然科学基金项目（４１０７４０８６） ；国家高技术研究发展计划（８６３ 计划） 课题（２０１４ＡＡ０６Ａ６０８）
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物 探 与 化 探
３９ 卷
１．２ 野外工作方法
地－井方式方位测量时，把 Ａ 极布置在盲矿的
方位称为主方位，布置在盲矿的相反方位称为反方
３） 板状体延伸越大，主方位上的特征曲线正异 常区沿其延伸方向伸展也越大。 延伸很大的板状体 曲线形态主要由其近端决定的，所以当板状体向着
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物 探 与 化 探
３９ 卷
图 ５ Ｌ ＝ ２００ ｍ 时的不同产状二次场电位差曲线
井倾斜时（ 板尾近井） ，主方位特征曲线正极值出现 在正异常区下部，离井倾斜（ 顶端近井） 时情况正好
１．３ 参数和背景值的选择
井间电磁波场数值模拟与成像的开题报告
井间电磁波场数值模拟与成像的开题报告1. 研究背景和意义井间电磁波场是指在地下地层中存在电导率差异时，由电磁波的能量变化所引发的地球物理灾害。
井间电磁波场分布与地下岩石、含水层、地下矿床等因素密切相关，其中重要的应用领域有矿产资源探测、地质勘探、矿山安全监测等。
目前，井间电磁波场的观测技术已经相对成熟，采用井间电磁信号可以获取地下物质的电磁特性信息。
然而，井间电磁波场的数值模拟和成像技术在探矿、勘探等领域中的应用还相对较少。
因此，进一步研究井间电磁波场的数值模拟和成像技术，可以提高地质勘探、矿产资源探测、矿山安全监测等领域的工作效率和准确性，具有重要的科学意义和应用价值。
2. 研究内容和方法本文的研究内容主要包括井间电磁波场的数值模拟和成像技术，其方法主要包括以下几个方面：（1）井间电磁波场的数值模拟技术：构建井间电磁波场的有限元和有限差分数值模型，分析模型中的电导率场分布特点以及电磁波场的传播规律，并进行数值模拟分析。
（2）井间电磁波场的成像技术：利用井间电磁波场的数据，采用反演算法对井间电磁波场进行成像分析，得出地下岩石、含水层、地下矿床等物质的电导率分布情况。
3. 研究计划和预期成果本文的研究计划主要包括以下几个方面：（1）文献综述和基本原理的阐述，深入分析井间电磁波场数值模拟和成像技术的发展背景、基本原理和研究现状。
（2）井间电磁波场的数值模拟研究，建立数值模型，分析电导率场分布特点和电磁波场的传播规律。
（3）井间电磁波场的成像研究，采用反演算法对井间电磁波场数据进行成像分析，得出地下岩石、含水层、地下矿床等物质的电导率分布情况。
预期的成果主要包括：（1）深入分析井间电磁波场数值模拟和成像技术的发展背景、基本原理和研究现状，为相关领域的研究提供有力的支持。
（2）建立井间电磁波场的数值模型，明确电磁波场传播规律和电导率场分布特点，为矿产资源探测、地质勘探等领域的工作提供有效的参考依据。
（3）采用反演算法对井间电磁波场进行成像分析，得到地下岩石、含水层、地下矿床等物质的电导率分布情况，进一步提高了井间电磁波场技术在矿山安全监测、地质勘探、矿产资源探测等领域的应用价值。
磁电勘探法二维数值模拟研究的开题报告
磁电勘探法二维数值模拟研究的开题报告一、选题背景及意义地球物理勘探是一种通过对地球内部物理特征的测量、解释和分析来探测地下物质分布的方法。
在油气资源勘探、地质灾害预测、环境监测等领域中广泛应用，是现代地球科学研究的重要手段之一。
磁电法作为一种重要的地球物理勘探方法，利用地下矿体、矿床、岩石等材料对电磁场和磁场的响应，通过分析测量得到的数据以及建立数学模型，获得地下物质分布情况。
磁电勘探法通常分为磁电阻法和磁电感应法。
其中，磁电感应法又可分为简单磁电法（MT）和大地电磁法（TEM）等。
这些方法都有很好的应用效果，在研究地壳构造、油气矿产资源勘探等方面发挥了重要的作用。
本文选择磁电感应法中的TEM作为研究重点。
目前，TEM法主要应用于海洋和陆地的矿产勘探和环境地球物理学，如研究地下水位、海洋底部岩石构造等方面。
随着计算机技术和数值模拟方法的发展，TEM数值模拟技术逐渐成为该领域中的一个重要研究方向。
因此，本文将利用数值模拟方法对TEM磁电勘探法在二维场景下的应用进行研究。
通过建立数值模型，研究不同地下介质条件下的TEM测量数据与实际地下物质分布的关系，为地球物理勘探提供更准确、可靠的分析结果。
二、研究内容和方法本文将以磁电感应法中的TEM为研究重点，通过建立二维数值模型来模拟TEM方法在不同地下介质条件下的测量结果和地下物质分布情况。
具体来说，研究内容包括：1. 构建TEM测量模型建立磁场和电场的基本方程，进而建立TEM测量模型，并采用有限元数值模拟方法进行模拟。
2. 地下介质模型的建立选取不同的地下介质，包括均质介质、非均质介质、含矿物质介质等，建立相应的地下介质模型，并进行数值模拟计算。
3. 数值模拟结果分析根据不同地下介质的数值模拟结果，分析TEM测量数据与地下物质分布的关系，并比较不同地下介质情况下的TEM测量数据变化。
4. 误差分析分析数值模拟过程中可能存在的误差和不确定性，探究其对分析结果的影响。
地-井TEM在危机矿山深部找矿应用中的典型实例-修改搞
地－井TEM在危机矿山深部找矿应用中的典型实例张杰1，邓晓红1，郭鑫2，武军杰1，王兴春1（1.中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所，河北廊坊065000；2. 河北省区域地质矿产调查研究所，河北廊坊065000）摘要：地－井瞬变电磁法的应用与研究在国内较少，在当前对矿产勘查深度要求不断增大的形势下，为了示范该方法在深部找矿应用中的效果，进一步在国内推广，选择在安徽黄山岭、湖北铜绿山矿区开展地－井TEM测量试验，结果在黄山岭未见矿钻孔中探测发现了一处井旁盲矿异常；正确地探测出了铜绿山1200多米深部已见矿体的延伸方向。
这两个实例展现了地－井TEM法的典型效果，试验结果表明，地－井TEM法具有探测深部盲矿和追踪矿体延伸方向的良好效果，值得在我国的深部找矿工程中广泛地推广应用。
关键词：地－井TEM；深部找矿；典型；实例地－井TEM测量已是一种较成熟的方法，在国外得到了较广泛的应用，也取得了很多令人瞩目成果，但由于各种原因，在我国一直没有被广泛的重视和推广，随着我国矿产资源不断的被开发利用，大批矿山逐渐面临资源枯竭的危机，急需向矿山深部及外围寻找新的资源量，在此背景下，地－井TEM以其自身的特点和优势被越来越多的人所关注。
在危机矿山专项的支持下，物化探所在长江中下游地区的多个矿区开展了地－井TEM测量，在安徽黄山岭铅锌矿区的外围发现了一处井旁盲矿异常，在湖北铜绿山铜矿和安徽金口岭铜矿的深部发现了井中见矿异常，推断出了已见矿体的延伸方向，并得到钻探验证【1】，为矿山深部及外围的找矿突破提供了重要信息。
1 地－井TEM方法技术简介地－井TEM测量，就是将发射回线布置在井孔上方或附近地面上，用接收探头在钻孔中逐点测量地下介质产生的感应二次场，其方法原理如图1所示【2】【3】，在不接地回线中供以双极性脉冲电流，从而产生激发电磁场，在该电磁场的激励下，地下介质受感应而产生涡旋电流，当发射回线的脉冲电流从峰值跃变到零，激发场立即消失，而地下介质中的感应涡流并不立即消失，而是有一个衰变过程，这个过程的特征与地下电性结构分布有关。
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地—井激电法探测盲矿体的数字模拟研究
等效电阻率法
原则上讲，体极化与面极化一样，当给出具体的地电条件后，便 可利用边界条件通过解拉普拉斯方程，求出总场电位的表达式。但求解 过程较繁，故在求解体极化总场电位时，常利用较简便的“等效电阻率 法”，根据相应条件下一次场电位的已知解，通过代换求总场电位。通 过比较一次场和总场的边界条件，在体极化总场的第二边界条件中，将
地—井激电法探测盲矿 体的数字模拟研究
• 吴 冰
地—井激电法探测盲矿体的数字模拟研究
引 言 激发极化法基本理论 有限元的基本概念及原理 模型的建立、计算及结果分析 结论及建议
主要内容
地—井激电法探测盲矿体的数字模拟研究
引言
研究现状
研究内容及意义
研究方法及 存在问题
地—井激电法探测盲矿体的数字模拟研究
地—井激电法探测盲矿体的数字模拟研究
收敛准则 有限元法的基本概念及原理
在有限元法中，场函数的总体泛函是由单元泛函集成的。 如果采用完全多项式作为单元的插值函数，则有限元解在一 个有限尺寸的单元内可以精确地和真实解一致。但实际有限 元的插值函数只能取有限项多项式，因此有限元解只能是真 正解的一个近似解。这就要求在一定条件下，当单元尺寸趋 于零时，有限元解趋于真正解。这个条件就是有限元解的收 敛准则。 完备性 收敛准则 协调性
*
i
i
表示第i种介质的等效电阻率
i 1i
此式便为体极化条件下，由一次场的已知 解通过代换求总场的“等效电阻率法”
地—井激电法探测盲矿体的数字模拟研究
井中激发极化法 在钻孔中进行激发极化测量有其突出的优点，因为供电或测量 装置之一或全部总是放入钻孔深部使其接近于被探测的对象，从而 增大了激发极化强度或被接收的激发极化响应。另外，在地下测量 还可减小地表和覆盖层以及外来电的干扰。异常效应增大和干扰的 减小，使得探测能力增强。井中激发极化测量是以钻孔轴为测线， 接收来自钻孔周围地下空间的激电响应，这就更加增加了异常的有 用份量，从而发现小而深的高极化体的机会就比地面激电测量要大 得多。它可分为地表-井中工作方式、井中-地表工作方式、井中-井 中工作方式三种方式 。本文中采用的主要是地表—井中方式。 地—井方式的基本特点在于，它利用钻孔使测量电极接近矿 体，因而能使观测到的矿体激电异常大大增加。同时，它又能通过 把极布置在不同位置上而改变矿体的极化方向和强度。在每个方位 上均做地—井方式的井测量。由于极化位置不同，井旁盲矿的极化 方向和强度也就各不相同，因而各方位上测得的激电异常曲线的形 态和强弱也就不一样。利用这种差异就可以推断井旁盲矿体相对于 钻孔所在的方位。
U
激发极化法基本理论
I 1 4 R
上式便是均匀、各向同性无限介质中点源电场的电位分布公 式 ，它的边界条件为 ：
r
时 U 0 时 U 1I 2 R
r0
地—井激电法探测盲矿体的数字模拟研究
设地面为无限大平面，地下充满 均匀、各向同性的导电介质，当点电 流源在地表向地下供入电流I时，地 中电流线的分布便是以为中心向周围 呈辐射状。如图2.2.1.1所示。为了求 距A点为R的M点之电位，可用均匀无 限介质中点源电场的拉普拉斯方程解。 另外，注意到半无限介质中，电流密 度应较无限介质中大一倍，则有
j I 2 R 2
激发极化法基本理论
从而可得 ：
C
I 2
因此点M的电位为:
U
I 2 R
地—井 本文着重描述在长直流脉冲激发下的异常分布。这时，电场是稳 定的，总场电位U在场源以外的均匀介质内，满足拉普拉斯方程
激发极化法基本理论
引
言
地—井激电法探测盲矿体的数字模拟研究
激电法求解正演问题的基本方法与电阻率法相似。 各种岩石和矿石均有不同程度的导电性能，将直流电源的 两端通过电极与大地相接，在地下建立稳定电流场，其分 布状态决定于地下具有不同极化率及不同电阻率的岩石和 矿体的赋存状态。可以从不同的角度去观测该电场的分布 来了解地下地质情况。激电法进行观测时，是采用长脉冲 充电，并在充电达到饱和的情况下读取极化场，在断电无 延时的情况下读取二次场，非稳定的二次场就是两个稳定 电场（极化场和一次场）之差。由于极化场和一次场都是 稳定场，因此，它也可以采用电阻率法一些基本理论计算。
1
激发极化法基本理论
1
1
1
* 1
1
2
1
2
* 2
则两者的边界条件形式上完全相同；再考虑到距外电流源（即供电电 极）无限远和无限近的极限条件，则可证明，经过上述代换后，体极 化总场和一次场电位的解在形式上也完全相同。由此得出结论：只要 将无激发极化的一次场电位表示式中各介质的电阻率 便可得到体极化总场电位的表达式。 i
激发极化法基本理论
地—井激电法探测盲矿体的数字模拟研究
地表稳定点电流源场的计算 假设在电阻率为的均匀各向同性的无限介质中，有一点电 源，其电流强度为I，求距离A点处为R处的M点的电位公式。此 问题具有球形对称性，选用球坐标，把原点置于 A 点。由于任 一点的电位与方位角和极角无关，故球坐标系中的拉普拉斯方 程简化为： U (R 2 ) 0 R R 求解后得到：
引
言
地—井激电法探测盲矿体的数字模拟研究
研究内容及意义
本文通过研究地表供电的点电流源电场的空间分布 情况，设计模型利用有限单元法数值模拟方法进行计 算，得到一次场电位差，再根据等效电阻率原理求得总 场电位差及二次场的电位差，从而得到极化体二次场电 位差及视极化率；通过对二次场电位差以及视极化率的 对比分析得到极化体的激电异常特征，从而达到探寻井 旁盲矿体的目的。
地—井激电法探测盲矿体的数字模拟研究
有限元求解法的基本步骤
有限元法的基本概念及原理
求解域 离散化 确定状态 变量及控 制方法
问题及 求解域 定义
单元 推导
总装 求解
联立方程组求 解和结果解释
有限元分析可分成三个阶段，前处理、处理和后处理。前 处理是建立有限元模型，完成单元网格划分；后处理则是采集 处理分析结果，使用户能简便提取信息，了解计算结果。
公式推导 研究内容 使用FEPG软件进行计算
引
言
地电模型的建立、计算及结果分析
地—井激电法探测盲矿体的数字模拟研究
研究内容及意义
本文研究表明，采用地-井激发极化法进行探测井 旁盲矿体，是行之有效的。在实际工作中时，极化体产 状和范围都是未知的，观测结果与激电异常曲线进行对 比分析，可以判断是否存在井旁盲矿体。本文研究的是 地表供电，井中接收的方法进行测量极化率的分布，得 到激电曲线。在激电曲线上有异常反映则得知存在井旁 盲目矿体，可根据不同角度、不同供电位置得到的激电 曲线来确定盲矿体距井的大致距离及产状；通过不同极 化率极化体模型以及不同电阻率极化体模型的对比分 析，得到不同极化率对观测结果的影响及电阻率不同对 观测结果的影响。参考本文的研究结果，结合物性测定 和应用地质—物化探资料，就可判断井旁盲矿的大致产 状和范围。
地—井激电法探测盲矿体的数字模拟研究 研究方法及存在问题
模型实验的主要问题是“相似性”问题，即怎样选择模 型的几何参数和电性参数电阻率或极化率，才能保证模型 实验在模型上观测的结果与野外的实测结果相同或相似。 数学解析法虽然得到的解比较严格，但对于某些较接 近实际或稍复杂些的地质问题，这种模拟方法往往都得不 到所需要的解答，特别是在井中激电法中常使用的点电源 作用场的情况下，能够导出解析表达式的几何形体就更少。 数值模拟法也存在着一定的缺陷。比如占用计算机内 存大量较大，计算时间长，成本也较高。另外，因为数值 模拟方法总是在将地下复杂的激发极化过程理想化、简单 化等条件下进行的，因此很难考虑充电时间、延时时间等 因素对激电异常的影响。
有限元法的基本概念及原理 有限单元法是用较简单的问题代替复杂问题 后再求解。它将求解域看成是由许多称为有 限元的小的互连子域组成，对每一单元假定 一个合适的(较简单的)近似解，然后推导求 解这个域总的满足条件(如结构的平衡条件), 从而得到问题的解。因为实际问题被简化为 较简单的问题，所以这个解不是准确解，而 是近似解。
激发极化法基本理论
地—井激电法探测盲矿体的数字模拟研究
视极化率理论曲线的解释 当井旁存在高极化盲矿体时，要把电极置于 钻孔的不同方位上进行地—井方位测量，所 得的视极化率或二次场异常曲线的形态将会 有明显的差异。因为改变A极相对盲矿体的 距离，亦改变了作用场对盲矿的极化方向， 同时，由于A极至盲矿距离的不同也就改变 了极化强度的缘故。利用不同方位测量结果 的这种差异，就可判断井旁矿体的存在， 并确定其相对钻孔的方位和估计其埋深及产状等。无论模型产状如何， 所有主方位上极化率或二次场曲线均呈“上正下负” 反“S” 型，并且正异 常区均与盲矿在井轴上的投影（井轴段）相重合。而在辅方位上，极化 率或二次场曲线均呈“上负下正”的“S”型，并且或曲线主方位上若矿体倾 斜且延伸较大时，对曲线形态起作用的将是矿体的近井端，因此，在矿 体向井倾斜时，主方位曲线正极值位于正异常区的下部，且接近于矿尾 的埋深。
2U 0
总场的计算即为根据给定的边界条件求解拉普拉斯方程的问题。求出 总场电位后，再根据直流电法的理论，求出一次场电位，可按
s
U 2 U U 1 U 2 100 % U U U 1 U 2
上式即为视极化率的计算公式，这样求解极化率可以转化为求一次场 和二次场的问题。
激发极化法基本理论
地—井激电法探测盲矿体的数字模拟研究
有限单元法 的基本概念 有限元求解法 的基本步骤
激限 发元 极法 化的 法基本概 理念 论及原理 有
收敛准则
有限元分 析基本概 念和原理
误差分析
应用FEPG进行 计算的一般过程
地中稳定电流场的 微分方程弱解形式