瞬变电磁

摘要： 瞬变电磁响应受到发射波形的影响,正演计算中需考虑发射波形.基于位移逆Krylov子空间投影的模型降阶算法能够精确模拟三维全波形瞬变电磁正演响应,但该算法计算精确的on-time响应非常耗时.目前实际工作中多数情况下都是对off-time时间段的数据进行处理解释,因此可以将正演问题简化为精确模拟考虑发射波形的off-time时间段的响应.本文实现了一种改进的基于位移逆Krylov子空间投影的模型降阶算法,能够实现任意发射波形的瞬变电磁off-time时间段的响应的三维快速正演.基于频谱分析理论实现了一种定量化的评价on-time采样波形精度的方法,能够在保证off-time响应精度的同时,极大的减少on-time波形采样点的数量,从而显著的减少正演计算时间.典型的半正弦波、梯形波和复杂的VTEM波的模型的正演结果表明,相比密集采样的正演结果,本文算法在保证off-time响应精度的同时,能够实现5倍以上的正演加速.

摘要： 根据罗河铁矿辅助斜坡道所处地质条件,部分区间次生石英岩破碎严重,且临近水体,对斜坡道掘进施工安全影响较大,存在突水涌水风险。为解决此问题,在研究矿区地质构造、含水层、围岩力学性质的基础上,采用瞬变电磁、地质雷达等探测地下水赋存规律,再根据探测结果,对于地质异常区域进行钻探,验证水体分布参数,为安全施工提供保障。

摘要： 完整岩层的电阻率相对较高,但当其中一部分出现断裂、构造缝隙等情况时,其电阻率就会随之出现明显的变化。岩石物质的含水量会直接影响其电阻率,而大定源瞬变电磁法利用地质体和围岩存在的电性差异,为探测含水岩层分布、导含水构造以及采区域积水提供了物理条件。

摘要： 为保证瞬变电磁场晚期信号计算正确,在时域有限差分正演中通常采用低频近似,即将磁场散度方程显式的包含在电磁场迭代方程中,因而H_(z)的求解方式与H_(x)、H_(y)不同,导致常规CPML吸收边界无法施加.本文重新推导了CPML介质中的迭代方程,并将其与常规介质中的迭代方程在形式上进行了统一,提出了一种适用于瞬变电磁低频近似下三维FDTD的CPML边界条件及施加方法.首先采用均匀半空间模型来验证本方法的有效性,发现模拟结果与解析解吻合较好,且模拟用时为采用Dirichlet边界FDTD用时的一半;而且,反射误差实验验证了本文的CPML边界吸收效率较高.之后,模拟了典型的三层模型,发现本方法的模拟结果与线性数字滤波解吻合程度较好.最后采用本方法计算了航空瞬变电磁带地形的复杂模型,实验证明了本文提出的CPML具有广泛的适用性.

摘要： 山东丰源远航煤业公司北徐楼煤矿101工作面顶底板水害事故频发,危害巨大。为有效预防顶底板水害事故,提出在巷道超前探测中应用物钻探相结合技术,采用三维地震、瞬变电磁和无线电坑透勘探技术对101工作面地质构造和顶板含水层富水异常区进行探查,采用千米定向钻机进行钻探验证。根据探测成果实施水害防治措施,有效防止了工作面水害事故的发生,保障了工作面安全开采。

摘要： 以济煤23101孤岛工作面为研究对象,运用力学模型分析、多种经验公式计算及数值模拟方法分析孤岛工作面及相邻工作面采动前后覆岩裂隙发育及贯通性,结合调查资料、地面和井下瞬变电磁探测结果研究孤岛工作面上方水体及相邻采空区积水赋存规律,并采用钻探方法针对理论、物探所分析的采空区积水进行现场验证。结果表明:23101工作面上覆岩层存在顶板裂隙水,其上方相邻济源三矿21051工作面存在较多老空水;当23101工作面未回采时,其下方相邻23001工作面平均导水裂隙发育高度为58.43 m、其上方相邻济源三矿23051工作面平均导水裂隙发育高度为57.31 m,且两者并未贯通;当23101工作面回采后,23101工作面裂隙发育高度平均为60.94 m,可与上方相邻济源三矿21051工作面断裂带贯通,21051老空水可威胁到23101工作面正常回采。因此,对23101工作面顶板裂隙水及相邻工作面老空水进行超前排放是保障安全回采的必要措施。

摘要： 隧道绿色施工不仅需要预报工作面前方突水突泥等低阻异常,更需要查明灾害体的地质构造,为灾害预警与防治提供保障。传统的瞬变电磁解释方法仅能够提供单一电阻率信息不能满足隧道地质灾害治理要求。因此,将虚拟波场成像技术引入到瞬变电磁隧道探测技术中,期望实现灾害体电性与结构综合解释。首先,根据波场变换原理将瞬变电磁数据转换到虚拟波场;然后,利用电阻率成像算法计算工作面前方电阻率建立虚拟波场速度模型,利用波动方程克希霍夫积分解进行波场延拓实现瞬变电磁虚拟波场偏移成像;最后,综合电阻率与偏移成像结果对工作面前方地质体进行解释,判断地质灾害体的电性与构造特征。分别采用充水溶洞、充水断层两类常见灾害模型对算法进行验证。充水断层模型电阻率成像结果可以识别工作面前方低阻异常,但是异常分布范围略有增加,且不易判断倾斜角度;而偏移成像结果有效地识别异常的边界位置且对应准确,更易容判断异常倾斜方向。充水溶洞模型电阻率成像结果可识别溶洞的低阻异常与位置,但是异常形态与实际模型略有偏差;偏移成像结果圈定了模型的前后边界且与模型吻合较好。实测数据偏移成像结果有效圈定了低阻异常位置与裂隙形态,预测结果与已知出水孔情况相符。理论模型与实测数据结果表明,虚拟波场克希霍夫偏移成像结果既包含地质灾害体的电阻率分布,又能识别灾害体电性分界面,为地质灾害预警与防治提供了丰富的地质信息。

摘要： 昊华磷矿位于龙门山构造带东北部,板块运动强烈,地质环境复杂。矿山巷道掘进具有破碎带发育,围岩稳定性差、不均匀性强等特点,涌水事故频发,治理难度大。针对昊华磷矿巷道内高压大流量涌水的情况,进行了相关的地质分析和水文分析,辅以地球物理瞬变电磁探测,对矿区内地下水的来源和通道进行了综合研究。在此基础上,结合注浆材料性能提升和工艺优选,对矿区注浆过程进行相应数值模拟分析,对巷道水害进行综合治理,取得了良好的治理效果,并在解决注浆过程中的围岩稳定性控制难题上取得较大突破,实现了过程安全控制和动态管理,为今后复杂地质环境下同类型矿山水害治理提供了技术参考和实践经验。

摘要： 由于多年矿山开采滦平县张百湾镇周台子村铁矿遗留下大量的浅埋采空区,部分采空区已经塌陷,造成了潜在的安全隐患。为研究周台子村铁矿采空区的分布并对现有的采空区进行稳定性评价,本文开展滦平县周台子村铁矿采空区勘查工作。通过工程地质调查与高密度电法、超前地质预报等手段,来对周台子铁矿采空区进行探测,为后期的采空区治理工作提供依据。研究结果表明,高密度电法与超前地质预报具有较好一致性,华兵选厂院内存在三个疑似采空区,超前地质预报显示大矿采区为松散破碎带,四采区发现9个采空区,三采区发现3个采空区。

摘要： 为了精准查明桑树坪煤矿北二采区范围内各类隐蔽致灾地质因素,依据三维地震勘探和瞬变电磁综合物探方法的探查成果,对研究区的地质异常体进行了全面分析和评价,为北二采区未来采掘范围内的安全生产提供了依据。查明了北二采区3号煤层构造形态,新发现挠曲11个,解译断层16条;查明了区内2处3煤层开采的采空区边界及其影响区;查明了北二采区3号煤层顶底板含水层的富水情况,并解译了5处富水区;解译了奥灰含水层的起伏形态和富水性;解译了2处层滑构造。

摘要： 地面瞬变电磁资料解释精度的进一步提高一直是该方法研究的重点内容.以瞬变电磁烟圈效应扩散理论为依据,通过双倍旅程和平均速度概念建立了时深转换方法,以克服瞬变电磁采用简单经验公式计算实测数据时可能出现的深度翻转问题;以三维地震成果数据获取的9号煤层深度作为电性标志层校正标准,采用视电阻率微分极值点识别该电性标志层,通过比值法计算相应瞬变电磁测点的深度校正系数K值,然后采用内插方法得到测区任意点K值,以校正瞬变电磁在计算探测深度时出现的偏差.通过堡子矿钻孔ZKB1-1和ZK201电阻率测井资料分别建立了正演理论模型,计算了瞬变电磁响应,并和钻孔旁瞬变电磁实测数据的视电阻率微分极值对比,结果表明,两者基本一致,能够准确识别电性分界面.以矿区256线和344测线为例说明了电性标志层识别效果,计算了堡子矿全区深度校正系数,对该区资料进行了精细处理,圈定了工作区奥灰顶低阻异常区,以视电阻率为基本参数,分析评价了该区的地层赋水性强弱.根据奥灰顶视电阻率平面图以及地表径流,结合断层构造的分布特征,确定了导水通道存在及位置.最后通过钻孔验证表明:该方法处理探测深度精度误差小于5％,达到了对地面瞬变电磁资料的精细解释.

摘要： 瞬态温度场响应时间比电磁场的长,在采用有限元法求解瞬变电磁-温度场顺序耦合时,若采用统一计算时间步长导致温度场求解次数过多而增加计算时间的问题.本文提出自适应时间步长耦合的方法,采用指数平滑法预测电磁-温度场耦合时间间隔.并在两个相邻的耦合时间节点间,根据响应特征值和预测-校正法计算电磁场、温度场最佳离散步长.与传统等步长耦合方法对比,电磁、温度场均使用最佳的离散步长,同时也避免了温度场过频的计算,减少计算时间.最后,以通电铜导环为例,采用自适应时间步长耦合计算铜导体在交流电流作用下的瞬态温升,与传统等步长耦合方法相比,计算相对误差在1％以内,总计算时间减小26.6％,证明该方法的有效性.

摘要： 瞬变电磁法用于隐伏矿体勘探、采空区的探测等领域，是有效排查治理矿山安全隐患的关键。目前国内瞬变电磁数据处理与解释主要停留在一维阶段,基于层状介质模型假设.采用均匀半空间模型进行正演模拟,充分验证了一维正演程序的精确性,然后分别采用电导率高低高(K型)模型与电导率低高低(H型)模型两个典型的三层模型,对一维Levenberg-Marquardt反演进行验证,保证了反演结果的可靠性,并对实际数据测量与解释提供一定的建议.

摘要： 矿井瞬变电磁法具有对低阻敏感，探测方向指向性好，劳动强度小等优点，在矿井水害防治中发挥了重要作用。目前常用的观测方式有中心观测方式和偶极观测方式。在数据校正方面，相对于中心观测方式，偶极观测方式研究较少。偶极观测方式进行超前探测时，因为发射和接收线圈相对位置的改变，一次场和早期二次场强度随探测角度的增大而减小。基于一次场，提出了对探测角度的校正方法。一次场和早期二次场强度随探测角度变化的原因，可能还与掘进面特殊的空间结构有关，有待更深入研究。

摘要： 瞬变电磁法由于其发射线圈为非纯电阻性负载,实际的发射电流关断需要一定的时间,使得一次场二次场混叠,而浅部的地质信息主要由早中期的信号反应,这就造成了探测的盲区,目前的处理方法是丢弃掉此部分信息,使得早期的信号得不到充分的利用.经过大量的实验表明,矿井瞬变电磁在相同的工作装置下改变发射电流,其瞬变响应曲线具有很强的相关性.发射电流越小关断时间越短,其相应的探测盲区越小,本文研究了不同电流下瞬变响应的相关性,论证了将瞬变响应向盲区进行数据外插的可行性,并利用高斯拟合的方法实现,从而达到减小矿井瞬变电磁探测盲区的目的.

摘要： 目前矿井瞬变电磁法的理论基础均基于阶跃场源激励下的瞬变响应,但由于发射回线为非纯电阻性负载,激励场的切断需要一定的时间,致使激发源波形在线圈中发生变化,常规关断效应的校正方法会引入误差,使反演结果与实际情况存在较大差异.本文利用Duhamel积分推导出斜阶跃激励下瞬变响应的解析式,无需关断效应的校正,可直接进行视电阻率的计算,并对关断效应所引起响应的畸变程度进行了分析.结果表明:关断效应对瞬变场的影响主要体现在“早期”,引起的畸变会延迟到关断点之后的一定时间,随着观测时间的增加畸变程度逐渐减弱,“晚期”阶段两种响应(阶跃响应与斜阶跃响应)的曲线重合;关断时间越长所引起的畸变延迟的时间越长,畸变程度越大.

摘要： 本文基于瞬变电磁研究强极化衰减曲线与接地网材料腐蚀程度间的关系,分别对两组接地网材料进行加速腐蚀和阴极保护,并通过三电极法搭建实验平台,分别对两组材料施加瞬间关断的阶跃信号来观测其衰减曲线.然后对测量得到的实验数据多次叠加来进行平滑处理,进而曲线拟合,得到衰减系数τ,通过长期实验积累,得到衰减系数随时间变化的趋势,以此反映强极化衰减曲线τ与接地网的腐蚀程度的关系,即随着腐蚀程度的加深,时间常数τ将逐渐变小,这种新的方法将给接地网状态评价带来新的思路与解决方式.

摘要： 通过利用PCM(多频管中电流法)和TEM(瞬变电磁检测)相结合的检测技术对在用输油输气管道在不停输的情况下,对管线的埋深、位置及剩余壁厚进行精确定位,对管线的防腐层现状进行检测和评价,为被检测的管道的更换维修提供科学依据.

摘要： 本文采用1D数值模拟方法研究了电性源电磁场多分量地下扩散、平面分布、多偏移衰减、典型模型响应等特性。模拟结果表明:接地导线源发的水平感应电流极大值主要集中于发射源地下附近，而垂直感应电流极大值沿与地面呈45°角的方向向地下扩散;水平电场分量极大值主要集中于发射源附近，垂直磁场分量极大值则向导线源两边随时间扩散;对比不同偏移距离下的衰减曲线可知，小偏移距离时的衰减曲线能更好地反映地电结构特征;对比不同模型响应可知，垂直磁场分量仅对低阻目标体敏感，水平电场分量既对低阻体敏感也对高阻体敏感。研究结果认为SOTEM六个方向的电磁场分量都具有对地的探测能力，SOTEM赤道向装置更有利于探测低电阻目标体，而轴向装置更有利于探测高阻目标体。

摘要： MTEM通过采用偶极子阵列进行响应数据的采集,获得不同偏移距的响应数据,可以发展几何测深与参数测深相结合的数据解释方式.随着MTEM方法的不断发展,探测目标区域从陆地逐渐转移到水深为几百米范围内的海域,探测目标主要是高阻的油气资源.大量研究结果表明，与传统电阻率成像结果相比，经过波场转换拟地震处理技术得到的反演结果，波形的能量可大大集中，层位信息更加锐化，定位更加精确，基本克服了波形随深度增大的展宽效应，使成像结果更加清晰。

摘要： 本发明公开了一种矿用瞬变电磁仪及瞬变电磁信号处理方法，所述方法包括：a.实时发射模块间隔周期发射两种类型的电磁波，一种为实采电磁波，另一种为空采电磁波；b.实时采集模块实时接收间隔周期发射的两种电磁波信号，并送入复杂可编程逻辑器件；c.复杂可编程逻辑器件通过内部控制总线送入微处理器中处理，微处理器对接收到的两种电磁波信号进行差运算，得出运算结果。本发明的32位高端嵌入式微处理器与复杂可编程逻辑器件通过总线通信，在发射电磁波时，间隔周期发射实采和空采两种类型的电磁波，并实时采集这两种类型的电磁波送入微处理器进行差运算，在高速采集与高速运算处理的情况下，无缝得到滤除干扰后的采集数据。

摘要： 本发明涉及瞬变电磁技术领域，公开了一种瞬变电磁获取装置及瞬变电磁信号获取方法，包括三角形支架，三角形支架顶端设有多根天线，且天线与三角形支架顶端转动连接；三角形支架上连接有瞬变电磁传感器，瞬变电磁传感器包括空心线圈，空心线圈外面包裹有第一外壳，空心线圈与电池和放大器分别连接，电池和放大器均设置在空心线圈下方，利用此装置在采集电磁响应信号时动态调节天线的作用长度和角度，从而提高对电磁响应信号的采集精度。本发明具有根据采集环境变化自动调节电磁信号采集过程，提高电磁信号采集精度，实现精准勘探的有益效果。

摘要： 本发明提供了一种瞬变电磁传感器和瞬变电磁信号获取方法；该瞬变电磁传感器包括依次连接的空心线圈、放大器和输出接口；该瞬变电磁传感器能够放置于三脚架上，该三脚架用于调平空心线圈；空心线圈用于获取大地的磁场响应信号并得到感应电动势；放大器对该感应电动势进行放大；输出接口用于将放大后的感应电动势发送至外部设备。本发明中的瞬变电磁传感器使用空心线圈，可避免有磁芯线圈易于磁芯饱和的问题，且空心线圈的横截面积较大，保证了空心线圈具有较大的接收面积。同时，该瞬变电磁传感器的设计尺寸可保证该传感器能够安装在三脚架上，以便于进行野外作业和提高瞬变电磁法测量的便捷性。

摘要： 本发明涉及一种瞬变电磁测量装置、方法及瞬变电磁测量飞机，通过使用具有第一夹角的V型平面的发射天线，所述发射天线激发的一次场相比较传统的瞬变电磁测量激发的水平一次场，更加有利于检测直立板状结构；并且，本申请实施例还通过将接收天线设置在发射天线夹角的夹角平分线上，利用发射天线将接收天线分隔为位于发射天线上方的第一部分和发射天线下方的第二部分，通过令接收天线第一部分的磁通量与所述第二部分的磁通量大小相等方向相反，使得接收天线一次场的总磁通量为零，从而有效去除发射天线和接收天线之间的互感，消除一次场对接收天线接收信号的影响，提高瞬变电磁测量结果的准确性。

摘要： 本发明公开一种基于footprint技术的多道瞬变电磁反演方法、瞬变电磁勘测装置，本发明可大幅缩小单数据点对应的三维反演空间，提高多道瞬变电磁三维反演效率，本方法包括如下步骤：S1.发射伪随机编码电流；S2.接收含有地质信息的伪随机响应；S3.获取大地脉冲响应；S4.载入反演区域、网格剖分模型参数；S5.构建最小参数泛函；S6.构建footprint加权矩阵；S7.获取地电结构在反演区域内的分布情况。本装置它包括：发射探头、接收机、工作平台。

摘要： 本发明公开了一种矿用瞬变电磁仪及瞬变电磁信号处理方法，所述方法包括：a.实时发射模块间隔周期发射两种类型的电磁波，一种为实采电磁波，另一种为空采电磁波；b.实时采集模块实时接收间隔周期发射的两种电磁波信号，并送入复杂可编程逻辑器件；c.复杂可编程逻辑器件通过内部控制总线送入微处理器中处理，微处理器对接收到的两种电磁波信号进行差运算，得出运算结果。本发明的32位高端嵌入式微处理器与复杂可编程逻辑器件通过总线通信，在发射电磁波时，间隔周期发射实采和空采两种类型的电磁波，并实时采集这两种类型的电磁波送入微处理器进行差运算，在高速采集与高速运算处理的情况下，无缝得到滤除干扰后的采集数据。

摘要： 本申请涉及地质勘探技术领域，尤其是涉及一种瞬变电磁测量装置及瞬变电磁勘探系统，瞬变电磁测量装置包括：发射组件、接收组件以及支撑组件；其中，发射组件包括缠绕有第一传导线的发射线框；接收组件包括缠绕第二传导线的接收线框；支撑组件支撑发射组件和接收组件，使得发射组件和接收组件两者均与水平面形成同一倾角。通过改变发射线框和接收线框与水平面之间的倾角，即可达到探测地下目的层的目的，多维度探测地下目的深度的地质体，如煤矿水害地质体，操作简单，实用性强，还避免了测量过程中外界环境产生的干扰，保证数据采集结果的准确性。

摘要： 本实用新型涉及一种基于分段式放大瞬变电磁信号的瞬变电磁装置，此装置是应用到瞬变电磁仪器中，发射机与发射线圈相连接，发射机主要是由拨码开关，CPLD控制板，发射桥路依次连接构成，接收机与接收线圈相连接，接收机是由分段放大电路，数据采集卡，接收机上位机相连接而构成的。分段放大电路是由多个增益相同的程控放大器级联构成的，以此达到不同的增益的效果。在地下工程中应用分段式放大瞬变电磁信号的装置，将接收线圈中的原始信号通过分段放大电路进行放大，使原始信号放大到不同的倍数，再通过截取不同阶段的信号进行拼接，可以达到对早期信号低放大倍数采集，中晚期信号高放大倍数采集的目的。可以提高数据采集的精度，进而提高接受系统的性能。为后期信号的处理打下坚实的基础。

摘要： 本实用新型提供一种瞬变电磁发射装置和使用该瞬变电磁发射装置的瞬变电磁发射系统。该瞬变电磁发射装置包括全桥开关电路和光耦隔离输出电路，所述全桥开关电路包括有时序信号输入端和负载接入端，所述光耦隔离输出电路包括受控信号输入端和时序信号输出端，所述时序信号输出端与时序信号输入端连接。本实用新型的瞬变电磁发射装置和使用该瞬变电磁发射装置的瞬变电磁发射系统均具有发射功率大和工作稳定性高的优点，适合于地下深部目标体（埋藏深度大于500米）的地球物理的有效勘察，或者干扰严重的复杂地区。

摘要： 本实用新型提供了一种瞬变电磁测井仪器用电磁探头，包括主体组件、调节组件和限位组件，所述主体组件包括探头本体、第一板体、第二板体和缆绳；所述调节组件包括电机、丝杆、螺纹套、连接板、第一杆体、第二杆体和第三杆体；所述电机安装于第二板体的一侧，所述电机的输出轴与丝杆的一端焊接，所述丝杆的外侧螺纹连接有螺纹套；本实用新型通过启动电机，电机的输出轴转动，可以带动丝杆转动，传动螺纹连接在丝杆外壁的螺纹套在丝杆的外侧滑动，通过与其铰接的连接板牵引第一杆体和第二杆体转动，并通过第三杆体带动探头本体转动，以此改变探头本体的角度，操作简单，便于根据实际情况对探头本体的角度进行调节，以便于对不同方向进行探测。