地面大功率激电法和瞬变电磁法的结合应用探讨
浅析瞬变电磁法在煤田地质勘查中的应用

浅析瞬变电磁法在煤田地质勘查中的应用发表时间:2018-07-23T13:07:54.417Z 来源:《基层建设》2018年第15期作者:牛汉清[导读] 摘要:电场和磁场交替产生,由近及远,扩散的速度与地下岩层的电阻率有关,不同时间扩散到不同深度。
新疆焦煤(集团)有限责任公司 830025摘要:电场和磁场交替产生,由近及远,扩散的速度与地下岩层的电阻率有关,不同时间扩散到不同深度。
低电阻率地质体如导水断层、富水区、金属矿体等能引起较强且衰减慢的二次涡流场,而贫水区等高阻体引起较弱且衰减快的二次场。
由于早期信号反映浅部地电特征,晚期信号反映较深部地电特征,这就可以达到测深的目的关键词:瞬变电磁法;矿井瞬变电磁;探明地下水 1.瞬变电磁发展概况瞬变电磁法是时间域电磁法之一,随时域方法而出现,它是发展在后而发展很快的电法勘探分支方法。
将瞬变电磁信号用于地质勘探的设想,早在20世纪30年代就有人提出。
最早的时域电磁法在西方称为Elrtna法,它基于L.W.Blna在1933年获得的发明专利,该法利用电磁脉冲激发供电偶极形成电磁场,用电偶极测量电场。
2. 瞬变电磁法技术特点瞬变电磁法是时间域电磁法之一,随时域方法而出现,它是发展在后而发展很快的电法勘探分支方法。
将瞬变电磁信号用于地质勘探的设想,早在20世纪30年代就有人提出。
最早的时域电磁法在西方称为Elrtna法,它基于L.W.Blna在1933年获得的发明专利,该法利用电磁脉冲激发供电偶极形成电磁场,用电偶极测量电场。
方法的优点:(1)断电后观测纯二次场,消除了频率域的装置耦合噪声,受地形起伏影响小。
(2)可采用不接地回线装置,适宜于在各种地理环境下工作,在沙漠、冻土带更显其独到特性。
(3)可以采用同点装置(如重叠回线、中心回线等)进行观测,达到与探测目标的最佳耦合,取得的异常强,形态简单,分层能力强。
(4)单脉冲激发就可以得到多信息的整条瞬变场衰减曲线,且对线圈点位、方位或接收距要求相对不严格,测地工作相对简单,工效高。
GDD激电仪的应用研究

GDD激电仪的应用研究摘要:从煤炭行业未来的发展来看,煤炭开采长期面临着水灾害防治问题。
目前,煤矿防治水勘查的地面电法方法主要以研究目标层/体的电阻率差异为主,尚未开展以激发极化效应差异为基础的电法类方法。
激电法与以研究电阻率差异为主的方法对比具有一定优势:首先,激发极化法以研究目标的极化率的差异为基础,在辨别低阻体富水性的探测方面具有优势,可以通过对比极化率的方法对含水地层和低阻岩层(泥岩、粉砂岩)进行区分。
GDD大功率直流激电仪与高密度直流电法仪比较具有勘探深度大的优点;与V8瞬变电磁仪比较抗电磁干扰能力强,在电磁干扰区域仍然能够采集到可靠的信号。
通过本文,确定GDD大功率激电仪在煤矿水文地质勘查中的有效性,选择适用的装置形式和工作参数,为生产实践提供前期试验研究,为该仪器的生产应用提供研究基础。
本文主要为GDD大功率激电仪应用研究,主要为得到一套GDD激电仪的野外施工流程和数据处理解释方法,增加一种勘查煤矿水害的技术手段,互补高密度直流电法、瞬变电磁法的探测深度、抗电磁干扰等方面先天不足的确定,增强电法勘探的适用性。
关键词:采空区;GDD激电仪;高密度直流电;瞬变电磁法0.引言GDD大功率直流激电仪是一种新型的勘探仪器,采用该仪器与高密度直流电法仪比较具有勘探深度大的优点;与V8瞬变电磁仪比较抗电磁干扰能力强,在电磁干扰区域仍然能够采集到可靠的信号。
通过本课题,确定GDD大功率激电仪在煤矿水文地质勘查中的有效性,选择适用的装置形式和工作参数,为生产实践提供前期试验研究,为该仪器的生产应用提供研究基础。
当前探查地下含水层富水性的工程项目中,多采用高密度直流电法、瞬变电磁法两种方法。
在实际应用中,这些方法由于原理或仪器的限制,在探测深度、抗电磁干扰等方面都有各自不足,实际应用中已经不能完全满足市场的需求。
如果该项目研究成功,首先。
可与现有方法组合使用,互相补充综合解释提高精度;第二,该仪器的试验性应用是日后开展相关工程应用的基础和前提,对开展新业务具有积极意义。
瞬变电磁法及大功率激电测深在矿山采空区调查中的应用研究

测绘技术M apping technology瞬变电磁法及大功率激电测深在矿山采空区调查中的应用研究郭鹏文,陈兴峰(天津华北地质勘查局核工业二四七大队,天津 301800)摘 要:本文主要介绍了瞬变电磁法,对称四极激电测深两种物探方法在山西轩岗矿山采空区的测量调查效果。
分析了大功率激电,瞬变电磁法视电阻率断面图效果。
结果表明,对称四极激电测深-瞬变电磁法组合测量在矿山采空区的调查具有良好的应用前景。
关键词:对称四极激电测深;瞬变电磁法;矿山采空区中图分类号:P618.2 文献标识码:A 文章编号:1002-5065(2020)05-0026-2Study on the application of transient electromagnetic method and high powerIP sounding in the investigation of mine goafGUO Peng-wen, CHEN Xing-feng(247 major teams of nuclear industry, North China Geological Exploration Bureau, Tianjin 301800,China)Abstract: This paper mainly introduces the survey results of two geophysical methods, transient electromagnetic method and symmetrical quadrupole IP sounding, in the goaf of Xuangang mine, Shanxi Province. The section effect of apparent resistivity by high power IP and TEM is analyzed. The results show that the combined measurement of symmetrical quadrupole IP sounding and transient electromagnetic method has a good prospect in the investigation of goaf. Keywords: symmetrical quadrupole IP sounding; transient electromagnetic method; mine goaf一直以来,我国对矿产的开采和需求量都很大,由于大量的矿产开采,形成了大量矿山采空区,矿山采空区对当地居民的生活安全以及对地质环境造成了很大的影响,所以查明重要矿区采空区、了解采空区(老空)积水现状,地质灾害、土地资源破坏等基本特征;对矿山采空区进行物探测量分析研究,对矿区破坏土地恢复治理及矿区综合治理提出规划建议,为矿山土地类型、地质环境功能修复提供依据。
瞬变电磁法及其在工程地球物理勘探中的应用

瞬变电磁法及其在工程地球物理勘探中的应用发布时间:2021-06-21T01:42:22.046Z 来源:《防护工程》2021年5期作者:陈建强[导读] 瞬变电磁法是利用线圈或接地极在一次脉冲磁场间隔内观测二次涡流场的一种方法。
通过测量停电后各时段地电二次场的时变规律,可以得到不同深度的地电特征。
该方法能观测到高分辨率的纯二次场,对低阻异常特别敏感。
随着瞬变电磁勘探技术的发展,瞬变电磁法在金属矿产勘探、油气勘探、工程勘探、考古勘探、煤炭勘探等领域得到了广泛应用,已成为地球物理勘探的首选方法之一。
陈建强中国电建集团北京勘测设计研究院有限公司北京朝阳 100024摘要:瞬变电磁法是利用线圈或接地极在一次脉冲磁场间隔内观测二次涡流场的一种方法。
通过测量停电后各时段地电二次场的时变规律,可以得到不同深度的地电特征。
该方法能观测到高分辨率的纯二次场,对低阻异常特别敏感。
随着瞬变电磁勘探技术的发展,瞬变电磁法在金属矿产勘探、油气勘探、工程勘探、考古勘探、煤炭勘探等领域得到了广泛应用,已成为地球物理勘探的首选方法之一。
关键词:瞬变电磁法;工程地球物理勘探;应用;分析在工程地球物理勘探中,涉及的方法多种多样,而瞬变电磁法是应用最广泛、最有效的勘探方法之一,它可以达到较高的勘探精度。
因此,有必要探讨瞬变电磁法在工程地球物理勘探中的应用。
1瞬变电磁法概述。
在应用中,该方法是基于电磁感应原理,形成了从时域人工源检测技术手段。
利用磁源和电耦合源可以成功地将脉冲磁场传输到地下。
在激励作用下,地质体中的感应涡流会随着时间的变化而产生电磁场。
由于二次场中含有丰富的地下地电信息,在一次脉冲磁场间歇过程中,可以充分利用接地极和线圈观测二次场,并对相关信息进行提取和分析,以探明下伏地质。
根据电磁感应原理,频率域和时间域的电磁场都应以麦克斯韦方程为基础,为了方便地得到时间域的电磁场,频率域的电磁场应以麦克斯韦方程为基础,利用傅立叶变换求解时域瞬态电磁场。
瞬变电磁法在地质勘探中的应用

瞬变电磁法在地质勘探中的应用姓名:杨帅班级:资工803 学号:20081338摘要:在地下水勘查工作中,用常规物探方法难以划分地层的结构、确定断裂构造的位置、查明基岩面的起伏形态及判断地下水的赋存状况。
通过瞬变电磁法(TEM)勘测并结合钻孔资料分析,对上述地质问题有了一些突破性的认识,证明了瞬变电磁法在勘查工作中的有效性。
当地下存在电性不均匀体时,通过瞬变电磁法会观测到电性不均匀体的涡流异常场,进而推断矿体、地下水、地质构造等地下盲体的存在和部位。
依据此特征成功地将瞬变电法在探测中进行了应用。
关键词:瞬变电磁法;视电阻率;等值线;地下水勘查0前言随着我国国民经济快速发展,对能源的需求日益增大。
煤炭是我国目前主要能源之一,在煤矿生产和建设中,地质构造直接影响煤矿生产安全生产和建设的重大灾害之一。
由于瞬变电磁法易于加大勘探深度,具有分辨能力强、工作效率高、受地形影响小等特点,近几年越来越受到人们的重视,被广泛用于油气田、地热、煤炭以及地下水勘查等领域。
可以借助被探测地质体所产生的瞬变效应来划分地层结构、确定地质构造的位置、查明基岩面的起伏形态及判断地下水的赋存状况。
1勘探区概况勘探区位于太行山西麓,沁水煤田东北部边缘中段,地表部分面积被黄土覆盖,仅在工区内有部分基岩出露,其它部分地段基岩出露。
根据周边出露及揭露地层由老到新有奥陶系中统峰峰组、石炭系中统本溪组、上统太原组、第四系。
该区的电性特征:第四系多由黄色、红棕色、褐色亚粘土及砂土组成,不整合于各时代地层之上。
厚度不大,导电性能强,整个新生界松散层及地表强风化岩层从全区资料对比来看均呈相对中低阻反映。
二1煤层顶板大占砂岩裂隙较发育,含有裂隙水,是煤层顶板直接含水层。
采掘使煤层顶板岩层变形、破坏,形成冒落带、裂隙带和弯曲变形带。
区内顶板砂岩虽厚度大、且较稳定,裂隙亦较发育,但由于其上被多层砂质泥岩、泥岩隔水层所分割,补给和储存条件均较差,富水性弱。
瞬变电磁法及大地电磁法

图 7 瞬变电磁法野外观测装置
1.重叠回线装置:发射线圈 Tx 和接收线圈 Rx 相互重叠或共用,在观测过程中同步移动,
优点是简便,缺点是互感大,关断时间长,盲区大,勘探深度浅。
2.中心回线装置:接收线圈 Rx 位于发射线圈 Tx 中心,两者同时移动。优点是接收的瞬变
场强大,瞬变曲线简单,缺点是勘探深度浅,因为发射线圈 Tx 要随时移动,所以尺寸不能
定目标体在浅层的分布,然后再用大尺寸发射线圈向深部追踪。
五、瞬变场的反演
1. 在均匀半空间、垂直磁偶场源条件下,瞬变电磁场的表达式为:
瞬变电场切向分量
瞬变磁场垂直分量
3������������ ������������(������) = 2������������4 ������������
(3)
瞬变场感应电动势
������������(������)
=
������0������ 4������������3
������������
(4)
������������(������)
=
9������������������ 2������������5
������̇������
(5)
式中 M 为发射线圈的磁距, ������ = ������ ∗ ������,I 是发射电流,S 为发射线圈面积;������为发射线圈中
由于金属矿体通常倾角比较陡,因此用大定源发射装置探测时,发射线圈不能直接位于 矿体之上,最好位于矿体外侧,测线要从发射线圈内部延伸至发射线圈外部。此外,我们从 图 4,图 5 和图 6 的瞬变响应曲线可见,X 分量的最大值出现在矿体的边缘上。
网站: 电话:010-82920623/0624
瞬变电磁法等物探技术在工程建设中的应用

瞬变电磁法等物探技术在工程建设中的应用作者:肖晓宇来源:《房地产导刊》2013年第11期【摘要】随着科学发展,我国的地质勘查技术取得了较大进步,物探技术也成为工程建设项目中地质条件勘查的重要手段,其作用愈加受到人们的重视,尤其是在地质条件复杂地区,使用越来越广泛。
【关键词】地质物探地基处理地质勘探时通过各种手段与方法对地质进行勘查、探测的活动,在经济社会不断发展的今天,将科学技术与勘探技术完美结合是实现地质勘探现代化的重要举措,下面结合相关项目实际情况,分析网络并行直流点法和瞬变电磁法在工程建设中的应用。
一、项目概况和平村棚户区改造建设工程位于淮南市八公山区,西面为八公山风景区,东侧为新庄孜煤矿,和平村项目位于淮南市八公山区,小区规划总用地面积约38.6公顷。
淮南市八公山区为岩溶灾害高发区域,经地质灾害危险性评估和分析,规划区有岩溶塌陷、膨胀土变形二种地质灾害。
整个小区划分为地质灾害危险性大区和中等区,建设用地适宜性为事宜性差和基本适宜。
为确保工程建设安全,在工程设计前,对该评估区进行详细的工程地质勘查,进一步查明建筑物下岩溶的发育情况,以便采取合适的防治措施。
根据规划情况,初步确定探查区域为规划布置的高层区域,主要探查内容如下:采用高密度电阻率法和瞬变电磁法探查该区岩溶发育情况,由于本区住户密集,对于不适宜采用高密度电阻率法的区域重点选用瞬变电磁方法;探查地表以下深度为50m以上的岩溶发育情况。
二、选择物探方法的探测原理1、网络并行直流电法探测原理电法探测拟采用网络并行电法进行探测。
探测使用的仪器为并行网络电法仪,该仪器的最大优势在于任一电极供电,可在其余所有电极同时进行电位测量,可清楚地反映探测区域的自然电位、一次供电场电位的变化情况,采集数据效率比传统的高密度电法仪又大大提高,是电法勘探技术的又一次飞跃,是国内率先使用的方法。
2、瞬变电磁探测原理瞬变电磁法属时间域电磁感应方法。
其探测原理是:在发送回线上供一个电流脉冲方波,在方波后沿下降的瞬间,产生一个向回线法线方向传播的一次磁场,在一次磁场的激励下,地质体将产生涡流,其大小取决于地质体的导电程度,在一次场消失后,该涡流不会立即消失,它将有一个过渡(衰减)过程。
瞬变电磁法在地球物理勘探中的应用研究

瞬变电磁法在地球物理勘探中的应用研究摘要:现如今,瞬变电磁法发展极快,它在地球物理勘探方面受到了极大的青睐。
瞬变电磁法相对于传统的直流电勘探法具有较大的优势,包括灵敏度高、探测深度较深以及抗干扰性强等,这也使得瞬变电磁法被广泛应用于煤矿、油田等领域。
为了满足现代地球物理勘探的应用需求,应用瞬变电磁法时需要充分结合实际生产条件,尽可能地控制其分辨率和精度。
从瞬变电磁法的基本原理出发,探讨了其发展及应用,同时分析了它在工程物探领域的应用实况,侧面证明了瞬变电磁法的科学性和可行性。
关键词:瞬变电磁法;地球物理勘探;应用引言瞬变电磁法是利用不接地回线或接地线源向地下发射一次脉冲磁场,在一次脉冲磁场间歇期间,利用线圈或接地电极观测二次涡流场的方法。
通过测量断电后各个时间段的二次场随时间变化规律,可得到不同深度的地电特征。
该方法观测纯二次场,分辨率较高,尤其对低阻异常反应敏感。
随着瞬变电磁勘探技术的不断发展,目前广泛应用到金属矿产勘查、油气勘探、工程勘查、考古探测、煤田勘探等诸多多领域,成为地球物理勘探的首选方法之一。
1瞬变电磁法的原理最早期对瞬变电磁法理论进行研究的是苏联科学家,到现在历经了近百年的发展,TEM理论层面的研究已越来越成熟。
同时,中国的科学家们也对TEM的理论研究做出了不可或缺的贡献,比如方文藻著作的《瞬变电磁测探法原理》、朴化荣所著作的《电磁探测法原理》以及蒋邦远所著作的《实用近区磁源瞬变电磁法勘探》等,都对瞬变电磁法的理论研究起到了重要的推动作用。
当前在瞬变电磁法理论层面的研究主要是有关它正反演计算方面的问题。
就目前的研究进展可分为一维、二维、2.5维和三维。
一维正演计算大多数通过频率域所得到地下空间的电磁响应公式,然后再换到时间域进行计算;二维正演计算主要通过有限差分法和有限元方法进行计算,然后换算到时间域进行计算;但是2.5维的正演计算中时间域的模拟计算目前仍未得到完全解决,科学家们曾经通过有限元的方法对时间域和电磁场进行了正演的模拟计算,这也为多维度反演计算提供了理论依据。
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地面大功率激电法和瞬变电磁法的结合应用探讨
[摘要]在固态矿产勘探工作中,地面大功率激电法和瞬变电磁法发挥着十分重要的作用。
本文以某铅锌矿找矿工作为例,分析了地面大功率电磁法和瞬变电磁法在深部找矿工作中的结合应用,为该矿区深部找矿工作的有效开展提供了一定的依据。
[关键词]地面大功率激电法瞬变电磁法结合
[中图分类号] O441 [文献码] B [文章编号] 1000-405X (2015)-5-178-1
1矿区地质和地球物理特征
矿区铅锌矿床地处柴达木盆地北缘的锡铁山-绿梁山-赛什腾山晚奥陶世绿岩带中。
从现有的地质资料可以发现,大陆古裂谷作用的控制是柴达木盆地北缘晚奥陶世绿岩带火山岩以及锡铁山块状硫化物矿床形成的主要原因。
矿区内具有非常发育的断裂构造,其中以北西向断裂和北东向断裂为主。
北西向断裂构造是矿区内最主要的断裂带,其对于铅锌矿床的形成以及后裂谷阶段地质结构的演化起着十分重要的作用;而北东向断裂为横向断裂构造,该断裂构造将矿带分为多段,在成矿之后仍然对矿体及矿化带产生破坏作用。
在20世纪50年代、70年代和80年代曾在矿区进行过电阻
率法和小功率激电工作。
对矿区的岩、矿石的典型特征进行充分的研究,具体研究结果如下:
(1)块状方铅矿、似条带状铁矿方铅矿矿石的电阻率通常在0.2~52.7Ω?m之间,激化率高达66.4%,但是作为矿体的围岩,电阻率超过1000Ω?m,而激化率则小于3%。
这充分说明了锡铁山矿区激电工作具备充足的地球物理前提。
(2)根据现有地质资料中的测量数据来看,石墨化二云母片岩的百分频率效应为56.8%,含有少量黄铁矿化的碳质绿泥片岩的激化率达到了39.6%片麻岩的激化率比矿区内的其它岩体的激化率更高,而且分布不均,不同地段的差异较大,普遍达到3.6%以上,因此,在面积较大时,会形成较高的背景场。
2大功率激电法和瞬变电磁法基本原理
瞬变电磁法(TEM)是通过不接地回线或者接地电源向地下发送一次脉冲磁场,在一次脉冲磁场的间歇阶段,以线圈对地层响应二次涡流场进行观测的一种地质测量方法[1]。
二次涡流场所激发的感应涡流一般以环带状分布,由地标向下在时间上形成早、中、晚的涡流场,随着时间的延迟逐渐向下向外扩展。
在这种状态下我们可以将环状分布的涡流带看作是一系列的二次场发射线圈,对于层状大地涡流分布将局限于导电地层中。
早期电流全环限制与地标上不,随着时
间的推移,将逐渐向下层介质传播。
如图1所示,在电导率为σ,磁导率为μ的均匀大地条件下,其等效电流i,扩散深度d以及半径a分别采用下面的公式进行表示:上面的公式中,t表示采样时间,单位为s;μ表示空气磁导率,μ=4π×10-7H/m;c2=8/π-2=0.546479。
在进行均匀半空间瞬变电磁响应的计算时,可以利用上面三个公式直接计算出电流环在某一时刻的电流、半径以及深度值,并以此对该时刻地表测线的响应值进行计算。
通常情况下,瞬变场的观测是用线圈观测感应电压V(t)。
对于重叠回线装置,在均匀半空间地电条件下,感应电压V(t)可以采用下面的公式进行计算:
上面公式中的L表示发送回线的边长;μ表示空气的磁导率;ρ表示均匀半空间电阻率。
从上面的公式可以看出,瞬变场ρ与t之间存在非常复杂的函数关系,为了更加方便的进行计算,利用等效带环的方式,借助“烟圈”理论计算出均匀大地的晚期瞬变电磁场响应,并对其扩散规律进行解释。
3大功率激电及瞬变电磁法在深部找矿中的应用
3.1大功率激电法的应用
由于工作区域的工业游散电流干扰较强加上该地区的
电阻较大,导致测量极的稳定性较差。
为了保证观测结果的精度,采取了如下措施:首先,在观测工作开始之前,对观
测点逐一浇水,从而减小接地电阻,待水完全渗透之后,再开始测量工作;在观测过程中,应在尽量短的时间内连续完成一次观测工作,尽量避免因为观测时间过长而对观测结果产生干扰;在激电测量工作开展的同时,利用仪器监测干扰电场的变化,并将变化情况记录下来,从而根据记录情况找出测量参数的变化规律;通过多次观测,来提升观测结果的可靠性。
3.2瞬变电磁法的应用
仪器采用重叠回线装置,回线的变长为200m,以单向脉冲方式进行发射,脉冲电流为10A,供电时间为40ms,采样长度为100ms。
根据瞬变电磁感应场的运动学原理,当发送电流被切断之后,下半空间所产生的感应涡流场会以等效电流环的形式按照垂直向下的方向逐渐进行扩散。
在电阻率为ρ、磁导率为μ的均匀大地条件下,可以利用下面的公式计算涡流场的扩散深度h[2]:
公式中的t表示采样时间,取平均电阻率为100Ω?m,采样时间为100ms,则在该条件下的勘探深度可以达到600~800m左右。
4结束语
地面大功率激电中梯以及大功率瞬变电磁法均属于对二次涡流场的观测,观测结果基本不会因为地形条件的变化而受到影响,尤其是在利用瞬变电磁法对纯二次场进行观测
的时候,可以直接通过增大功率的方式来提升勘探深度。
通过将地面大功率激电法和瞬变电磁法的结合应用,可以同时发挥出两种方法的优势,使得对异常源的性质鉴别更加容易实现。
在找矿的过程中,激电异常在排除与含炭质岩石的关系之后,通常与导电类的金属矿物存在一定的联系。
但是对于浸染状的矿体,其整体导电性与围岩之间的电性差异较小,在该条件下,通常不会产生瞬变电磁异常,而会产生激电异常。
而一般不含碳质或金属矿物的良导体则刚好相反,此时,通过两种物探方法之间的相互配合相互验证,可以为深部找矿提供重要的依据。