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锚网支护下矿井瞬变电磁响应特征及处理技术研究 被引量:8
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作者 周嗣辉 于景邨 +4 位作者 常江浩 苏本玉 蒋宗霖 邢修举 周璇 《矿业安全与环保》 北大核心 2014年第3期17-19,23,共4页
为了研究锚网支护对矿井瞬变电磁法探测造成的影响,利用物理模拟相似性准则,进行物理模拟实验和矿井试验,研究锚网支护的瞬变电磁响应特征,并提出处理方法。实际应用结果表明:受到锚网金属支护的影响,测得的二次感应电位数值明显增大,... 为了研究锚网支护对矿井瞬变电磁法探测造成的影响,利用物理模拟相似性准则,进行物理模拟实验和矿井试验,研究锚网支护的瞬变电磁响应特征,并提出处理方法。实际应用结果表明:受到锚网金属支护的影响,测得的二次感应电位数值明显增大,反演出来的视电阻率值明显变小,且对感应信号前期的影响大于后期。建立了锚网支护校正的数学模型,并提出新的数据处理方法,可有效剔除假异常,提高反演解释的精度。 展开更多
关键词 锚网支护 矿井瞬变电磁响应特征 物理模拟 数据处理
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含水采空区瞬变电磁时空响应特征研究及应用 被引量:4
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作者 宋贵磊 公绪飞 +3 位作者 杨富强 崔建廷 李瞻领 刘丽娜 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期201-212,共12页
【目的与方法】为提高矿井瞬变电磁法对煤矿含水采空区的成像精度,基于高家梁煤矿地质条件,通过COMSOL有限元软件模拟不同层间距含水采空区模型的感应电磁场时空响应特征,分析其在视电阻率拟断面图及视纵向电导微分图分布规律;在鄂尔多... 【目的与方法】为提高矿井瞬变电磁法对煤矿含水采空区的成像精度,基于高家梁煤矿地质条件,通过COMSOL有限元软件模拟不同层间距含水采空区模型的感应电磁场时空响应特征,分析其在视电阻率拟断面图及视纵向电导微分图分布规律;在鄂尔多斯高家梁煤矿开展了实地探测,成功识别出采空区含水情况。【结果和结论】结果表明:感应磁场在含水体内衰减速度慢于岩层内,电压衰减曲线可随时间的推移分为初始稳定衰减、相对缓慢衰减、相对快速衰减和最终稳定衰减4个阶段;层间距越小,初始稳定衰减阶段到相对缓慢衰减的转折点出现时间越早,相对缓慢衰减和相对快速衰减阶段持续时间越长,感应电压越大;磁感应强度最大值通常出现在含水采空区内,且随层间距增大线性减小;视纵向电导二阶微分能有效分辨高阻-低阻交界面,且层间距越小视纵向电导微分幅值越大;在高家梁煤矿20302和20313工作面采空区积水探测中,感应电压衰减转折点分别出现在718.51μs和1 004.31μs,根据相邻测道电压及视纵向电导微分变化,判断出积水横向分别分布在36~120 m和24~168 m,岩-水交界面分别出现在66 m和72 m处,并经钻探得到验证。研究结果可为矿井老空水探测及疏放提供指导,并对矿井安全生产具有重要意义。 展开更多
关键词 矿井电磁 含水采空区 层间距 时空响应 数值模拟
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矿井瞬变电磁金属干扰响应特征与校正方法 被引量:16
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作者 周金 程久龙 温来福 《中国矿业》 北大核心 2017年第8期146-149,164,共5页
为了消除巷道内金属干扰对矿井瞬变电磁探测的影响,以常见的铁轨干扰源为例,采用井下实验方法系统分析了铁轨影响下不同距离、不同方向和不同探测模式等情况的瞬变电磁响应特征和影响规律,发现铁轨的存在导致感应电动势幅值增大,且不同... 为了消除巷道内金属干扰对矿井瞬变电磁探测的影响,以常见的铁轨干扰源为例,采用井下实验方法系统分析了铁轨影响下不同距离、不同方向和不同探测模式等情况的瞬变电磁响应特征和影响规律,发现铁轨的存在导致感应电动势幅值增大,且不同情况的探测响应差异较大。通过计算有无干扰的归一化感应电动势比值得到各时间窗的校正系数,在其基础上提出拟合函数校正法,并将其应用到某煤矿工作面顶板探测中。实际应用结果表明:基于拟合函数的校正方法能够较好的剔除干扰异常,准确反映煤层顶板含水异常区的范围和赋水程度,明显提高金属干扰下矿井瞬变电磁探测含水异常区的准确性。 展开更多
关键词 矿井电磁 金属干扰 响应特征 拟合函数 干扰校正
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矿井全空间三维主轴各向异性介质瞬变电磁场响应特征研究 被引量:17
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作者 程久龙 黄少华 +2 位作者 温来福 董毅 王浩宇 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期278-286,共9页
研究瞬变电磁场中的电性各向异性问题,可以为各向异性条件下的地下全空间瞬变电磁法资料处理解释工作提供理论指导,对提高瞬变电磁法探测精度具有重要意义。为了研究矿井全空间条件下主轴各向异性介质的瞬变电磁场响应特征,采用改进的... 研究瞬变电磁场中的电性各向异性问题,可以为各向异性条件下的地下全空间瞬变电磁法资料处理解释工作提供理论指导,对提高瞬变电磁法探测精度具有重要意义。为了研究矿井全空间条件下主轴各向异性介质的瞬变电磁场响应特征,采用改进的交错网格有限差分方法实现了主轴各向异性介质的瞬变电磁场三维正演。将电导率张量加入麦克斯韦方程组,对Yee氏交错网格进行了改进以便于对主轴各向异性介质中的瞬变电磁场进行差分离散处理,形成了全空间三维主轴各向异性有限差分正演算法。在均匀全空间模型中对比各向异性有限差分数值解及均匀全空间解析解,验证了算法的正确性。建立了不同各向异性类型和不同各向异性对称主轴姿态模型,分别计算了其瞬变电磁场响应,最后结合工程探测实例,通过正演模拟分析了不同主轴各向异性介质对瞬变电磁场的影响特征,解释了探测结果存在偏差的原因。研究表明:在矿井超前探测模式下,对于HTI-X介质,各向异性系数的变化对瞬变电磁场的影响不明显,不同各向异性系数条件下的感应电动势曲线差异较小;对于HTI-Y介质和VTI介质,各向异性系数的变化对瞬变电磁场有明显的影响,随着介质各向异性系数增大,介质瞬变电磁场响应不断变小;随着各向异性介质对称主轴方向与探测方向之间夹角的增大,各向异性介质产生的瞬变电磁场响应不断增大,当对称主轴方向与探测方向一致时(HTI-X介质),各向异性介质产生的感应电动势最弱,而对称主轴方向与探测方向垂直时(VTI介质),各向异性介质产生的感应电动势最强;不同类型的主轴各向异性介质具有明显的各向异性瞬变电磁场响应特征。 展开更多
关键词 主轴各向异性 响应特征 矿井全空间 电磁 三维数值模拟
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水平井瞬变电磁边界远探测数值模拟与响应特征分析
5
作者 李宇腾 《西安石油大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第3期120-127,64,共9页
为克服频率域电磁感应远探仪器过长的缺点,提出采用瞬变电磁远探测方法进行边界探测,给出了均匀地层中响应解析计算方法,基于COMSOL Multiphysics有限元数值软件,建立了层状地层水平井瞬变电磁远探测响应计算模型,并对其在地层界面识别... 为克服频率域电磁感应远探仪器过长的缺点,提出采用瞬变电磁远探测方法进行边界探测,给出了均匀地层中响应解析计算方法,基于COMSOL Multiphysics有限元数值软件,建立了层状地层水平井瞬变电磁远探测响应计算模型,并对其在地层界面识别时的响应特征进行了分析。结果显示:双对数坐标系下,均匀地层中瞬态电磁远探测响应随采集时间呈线性衰减规律,且地层电阻率越大,响应衰减越快,同时刻采集的响应值越小;在两层地层中,定义背景地层响应与层状地层响应差异为边界场响应,岩层边界会导致边界场产生局部极值,该极值点对应的时间与岩层电阻率对比度、探边距离以及仪器倾斜角度密切相关,增大收发线圈间距可导致边界场响应极值向晚期时刻移动;在三层地层中,瞬变电磁远探测响应同时包含岩层上边界和下边界的信息,在边界场响应中形成两个局部极值点。研究成果为瞬变电磁远探测打下良好基础。 展开更多
关键词 电磁探测 电磁感应测井 有限元 响应特征
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矿井瞬变电磁法小线圈装置的电磁场响应特征研究 被引量:3
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作者 时志浩 程久龙 +1 位作者 徐忠忠 姜国庆 《矿业科学学报》 CSCD 2023年第3期308-314,共7页
研究小尺寸且方便在井下安装的瞬变电磁法探测装置,可为掘进巷道随掘随探和预报水害提供新思路。基于全空间瞬变电磁理论,采用三维时域有限元法进行数值模拟,探讨了小线圈激励获得的二次场响应特征和磁芯线圈接收的瞬变电磁响应特征。... 研究小尺寸且方便在井下安装的瞬变电磁法探测装置,可为掘进巷道随掘随探和预报水害提供新思路。基于全空间瞬变电磁理论,采用三维时域有限元法进行数值模拟,探讨了小线圈激励获得的二次场响应特征和磁芯线圈接收的瞬变电磁响应特征。构建巷道掘进工作面前方含水断层地质-地球物理模型,研究了小线圈装置对含水断层的瞬变电磁响应特征,对比分析小线圈与常规线圈超前探测的效果差异。研究表明:小回线源激励产生的感应电动势衰减规律与常规发射线框对应的感应电动势随时间变化规律相同,磁芯线圈能有效地提高感应信号强度;小线圈装置与常规线圈装置探测应用效果良好,可以有效解释低阻区分布范围,探测结果与巷道掘进验证结果吻合。结合井下现场试验,验证了小线圈装置应用于矿井瞬变电磁法超前探测的适用性和有效性。 展开更多
关键词 矿井电磁 小线圈 电磁响应特征 数值模拟 井下试验
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矿井老空水超前探测瞬变电磁响应特征 被引量:12
7
作者 袁永榜 易洪春 鲜鹏辉 《矿业安全与环保》 北大核心 2020年第4期103-106,111,共5页
为提升瞬变电磁超前探测矿井老空水的准确性,通过建立掘进工作面前方不同位置的老空水模型,采用基于非均匀网格的三维时域有限差分法进行正演模拟,结合实例分析了全空间条件下老空水的瞬变电磁场响应特征。结果表明:存在老空水的区域瞬... 为提升瞬变电磁超前探测矿井老空水的准确性,通过建立掘进工作面前方不同位置的老空水模型,采用基于非均匀网格的三维时域有限差分法进行正演模拟,结合实例分析了全空间条件下老空水的瞬变电磁场响应特征。结果表明:存在老空水的区域瞬变电磁场响应曲线明显畸变,观测信号以老空水影响下的电磁场衰减信息为主;老空水距离发射源越近,磁场响应时间越早,法线方向的磁场分量低阻响应更强;采用多方向多角度的瞬变电磁观测系统有利于定位矿井老空水的空间位置和分布范围。 展开更多
关键词 老空水 电磁 响应特征 时域有限差分 非均匀网格 磁场分量
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矿井孔中瞬变电磁探测异常响应特征模拟 被引量:6
8
作者 张军 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2022年第8期134-141,共8页
为了解决常规矿井瞬变电磁超前探测方法受矿井外界干扰影响较大,异常体探测定位不精确的问题,提出一种在井下钻孔中测量瞬变电磁场三分量信号的超前探测方法,对接收线圈所处水平面不同位置、异常体不同方位的异常响应特征进行数值模拟... 为了解决常规矿井瞬变电磁超前探测方法受矿井外界干扰影响较大,异常体探测定位不精确的问题,提出一种在井下钻孔中测量瞬变电磁场三分量信号的超前探测方法,对接收线圈所处水平面不同位置、异常体不同方位的异常响应特征进行数值模拟。分析钻孔瞬变电磁探测原理,进行钻孔发射线圈与接收线圈的试验设计以及施工设计,对均匀全空间模型、均匀全空间异常体模型、异常体位于钻孔不同方位的三分量异常场响应特征进行系统分析。在低阻异常体与线圈垂直时,X分量、Y分量、Z分量异常响应最大,随着低阻异常体逐渐平行于接收线圈法向,异常响应逐渐减小,当低阻异常体完全平行于接收线圈法向时,X分量、Y分量、Z分量异常响应最小。通过以上认识,可以根据钻孔径向不同象限位置的异常场三分量组合形态不同,判断异常体所在钻孔的方位。在以钻孔钻进方向为Z轴正方向,以孔口所在平面右向为X轴正方向,下向为Y轴正方向的坐标系下,钻孔瞬变电磁水平分量异常响应形态均为“近似正弦曲线”或“近似反向正弦曲线”形态,通过形态组合判定出孔旁异常体所在象限。通过这样的规律,可分析三维空间条件下异常体的空间位置及赋存状态。通过钻孔瞬变电磁超前探测异常响应特征的分析,可为钻孔瞬变电磁超前探测提供理论数据支持。 展开更多
关键词 钻孔电磁 超前探测 水平分量 垂直分量 异常响应 数值模拟
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金属干扰环境下矿井瞬变电磁有限元正演模拟研究 被引量:1
9
作者 朱姣 姜志海 +3 位作者 殷长春 邱长凯 李毛飞 高兆丰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期4578-4589,共12页
金属干扰一直以来都是影响矿井瞬变电磁探测数据可靠性的关键因素之一。不仅给数据解释带来误判、错判,甚至导致接收信号彻底无效,因此系统研究金属环境下的瞬变电磁响应特征至关重要。可采用三维矢量有限元法实现金属干扰环境下的瞬变... 金属干扰一直以来都是影响矿井瞬变电磁探测数据可靠性的关键因素之一。不仅给数据解释带来误判、错判,甚至导致接收信号彻底无效,因此系统研究金属环境下的瞬变电磁响应特征至关重要。可采用三维矢量有限元法实现金属干扰环境下的瞬变电磁正演模拟。利用精细化四面体网格对全空间计算区域进行空间离散,同时引入二阶后退欧拉时间离散格式,将直接求解器MUMPS用于线性方程的求解,最终获得高精度的数值解。在验证算法精度的基础上给出金属干扰环境下的矿井瞬变电磁响应,证明非结构有限元法对交界面电阻率差异巨大、磁导率参数较大的含金属模型依然能够进行较好的模拟。为系统分析金属干扰环境下瞬变电磁响应规律,设计切合实际尺寸的典型块状金属和金属工字钢模型。以精细化四面体网格拟合金属模型界面并提取数值模型的电磁扩散剖面,分析金属体与接收线圈距离及金属体尺寸对响应信号的影响。非结构有限元法数值模拟结果表明:巷道内金属的存在使得电磁场信号产生畸变,感应电动势曲线在晚延时产生异常高值。并且金属体尺寸越大、距离越近,则感应电动势响应幅值更大、影响范围越广,甚至淹没目标含水地质体的信号。可移动的块状金属与连续的工字钢在响应特征上具有相似的规律,因此在工程实践中可通过调整距离等方式对其处理。 展开更多
关键词 矿井电磁 金属干扰 三维正演模拟 矢量有限元 全空间
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井中磁源瞬变电磁响应特征研究 被引量:32
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作者 宋汐瑾 党瑞荣 +1 位作者 郭宝龙 王学龙 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期1122-1129,共8页
井中瞬变电磁波勘探是一个全空间地球物理场问题.采用Gaver-Stehfest逆拉氏变换方法,正演计算了瞬变信号激励下接收线圈上的电磁场响应.分析了包含井眼泥浆、套管、水泥环和地层的轴对称多层介质模型的电磁场响应特征,考察了各层介质参... 井中瞬变电磁波勘探是一个全空间地球物理场问题.采用Gaver-Stehfest逆拉氏变换方法,正演计算了瞬变信号激励下接收线圈上的电磁场响应.分析了包含井眼泥浆、套管、水泥环和地层的轴对称多层介质模型的电磁场响应特征,考察了各层介质参数对井中瞬变电磁响应的影响.不同电导率井眼泥浆的电磁场响应衰减曲线表明,井眼泥浆电导率的变化对井中瞬变电磁响应的影响极小.不同套管几何参数的电磁响应数值模拟结果显示,套管内径变化对电磁响应有较大影响;在套管厚度变化的端点处,电磁响应存在明显异常.通过对不同套管磁导率电磁响应特征的讨论,认为套管磁导率参数对电磁响应有重要影响,套管相对磁导率越高,电磁波信号越难穿过套管,响应信号幅度越低.最后,对不同水泥环参数的电磁场响应进行了数值模拟,发现对于低导地层,低阻水泥环会产生较大的测量误差;而对高导地层,水泥环厚度参数对响应信号影响可忽略不计. 展开更多
关键词 井中 电磁 磁偶极子 响应 电磁波场
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巷道内金属体瞬变电磁响应特征及处理技术 被引量:39
11
作者 于景邨 刘树才 王扬州 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第12期1403-1407,共5页
依据物理模拟相似性准则,采用物理模拟和井下试验方法,研究了煤矿井下巷道底板铁轨和金属架棚支护2种金属体的瞬变电磁响应特征.结果表明:巷道底板铁轨产生的电磁感应最强,金属架棚支护产生的电磁感应次之,巷道内只有锚杆金属体支护时... 依据物理模拟相似性准则,采用物理模拟和井下试验方法,研究了煤矿井下巷道底板铁轨和金属架棚支护2种金属体的瞬变电磁响应特征.结果表明:巷道底板铁轨产生的电磁感应最强,金属架棚支护产生的电磁感应次之,巷道内只有锚杆金属体支护时产生的电磁感应最弱.建立了巷道内金属体影响校正的数学模型,提出了相应的校正方法和技术.实际应用结果表明:对巷道内金属体分布范围的数据进行校正,可避免假低阻异常体的解释结果. 展开更多
关键词 金属体 电磁响应 校正
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矿井瞬变电磁矩形回线源瞬变电磁响应 被引量:6
12
作者 陈丁 程久龙 +2 位作者 黄琪嵩 姜国庆 郝敬博 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期2865-2873,共9页
为研究均匀全空间介质中任意点(除发射框边)处矩形回线源瞬变电磁响应,从全空间磁偶极子的切向电场和水平圆形回线发射框中心磁场出发,采用互易原理和积分法推导了全空间任意点处的瞬变响应。通过对全空间瞬变场磁场Bz及其时间导数Bz/... 为研究均匀全空间介质中任意点(除发射框边)处矩形回线源瞬变电磁响应,从全空间磁偶极子的切向电场和水平圆形回线发射框中心磁场出发,采用互易原理和积分法推导了全空间任意点处的瞬变响应。通过对全空间瞬变场磁场Bz及其时间导数Bz/t的核函数Y(ω)和Y'(ω)特征的研究,将全程瞬变响应分为早期、中期和晚期。Y(ω)的早期和晚期阶段,其内层误差函数采用渐近展开式,外层积分采用直接多项式积分;中期阶段,内层误差函数采用有理契比雪夫展开式,外层积分采用龙贝格积分。Y'(ω)的晚期和非对角区域的早期采用误差函数渐近展开式;Y'(ω)的中期和对角区域的早期采用龙贝格积分。采用理论模型计算验证了公式的精度。结果表明,该算法求取的数值解,其Bz核函数Y(ω)的相对误差可以控制在1×10-6%以内;而Bz/t的核函数Y'(ω)的相对误差可以控制在1×10-4%以内。早期阶段,Bz和Bz/t在发射框内部的极值中心沿着与短边呈45°夹角方向向发射框内部移动,并且短边处的2个极值中心先行合并,然后再沿长边方向合并;相同时刻,Bz过零点等值线比Bz/t过零点等值线传播的更远。 展开更多
关键词 电磁 全空间 全程响应 渐近展开 龙贝格积分 矩形回线源
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矿井瞬变电磁法低阻体的全空间响应影响研究 被引量:22
13
作者 蒋宗霖 于景邨 孙伟涛 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2012年第8期107-110,共4页
基于矿井瞬变电磁法全空间效应会增加低阻体空间定位的难度,易误判地质异常发育的位置,为提高解释精度,准确得出地质异常发育的位置,基于电磁场扩散理论,建立井下瞬变电磁场正演模型,采用9点扇形探测法,研究了矿井低阻体对电磁场全空间... 基于矿井瞬变电磁法全空间效应会增加低阻体空间定位的难度,易误判地质异常发育的位置,为提高解释精度,准确得出地质异常发育的位置,基于电磁场扩散理论,建立井下瞬变电磁场正演模型,采用9点扇形探测法,研究了矿井低阻体对电磁场全空间分布的影响规律,提出了全空间地质体校正系数,并在祁东煤矿进行了试验。结果表明:当顶底板均有低阻体时最大感应电位的数量级达107,比底板单有低阻体时高1个数量级,此时单支曲线尾支衰减更平缓,可得到校正系数0.2~0.6;底板探测低阻区域视电阻率为10Ω.m,经校正后升至25Ω.m,呈高阻反映,钻孔验证无水,证明该区域不存在低阻异常发育。 展开更多
关键词 矿井电磁 低阻地质体 全空间效应 校正系数 数值分析 视电阻率
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全空间瞬变电磁井下干扰响应特征研究及应用 被引量:5
14
作者 陈健强 张俊英 +5 位作者 李宏杰 李文 牟义 张永超 邱浩 游超 《煤炭工程》 北大核心 2017年第9期134-136,141,共4页
为优化全空间瞬变电磁法的探测效果,针对综掘机等大型铁器、刮板输送机及锚网等井下常见的典型干扰体进行了分类现场试验研究,通过全空间瞬变电磁响应电位-时间曲线、视电阻率-深度曲线的对比分析,结合现场实际条件,总结出了各类干扰的... 为优化全空间瞬变电磁法的探测效果,针对综掘机等大型铁器、刮板输送机及锚网等井下常见的典型干扰体进行了分类现场试验研究,通过全空间瞬变电磁响应电位-时间曲线、视电阻率-深度曲线的对比分析,结合现场实际条件,总结出了各类干扰的全空间瞬变电磁响应特征,并针对性提出了干扰减弱措施。结果表明:对于综掘机等大型铁器,当距探测线框4m以上时干扰已大幅减弱;对于刮板输送机、锚网等现场难以移动的铁器,其干扰响应对于离探测线框的距离较为敏感,当刮板输送机位于线框底板投影之外、锚网距离线框不低于0.6m时,干扰能够得到显著减弱。针对以上研究,进行了现场应用,探测效果较好。 展开更多
关键词 井下典型干扰 全空间电磁 响应特征
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矿井全空间孔中瞬变电磁响应积分方程法数值模拟研究 被引量:28
15
作者 陈丁 程久龙 王阿明 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期4182-4193,共12页
基于地面-钻孔瞬变电磁法,将发射源布设于煤矿巷道中,而将接收探头放置在钻孔内,从上至下依次观测,形成矿井巷道-钻孔瞬变电磁法.为了研究巷道全空间条件下巷道-钻孔瞬变电磁场的响应特征,选取煤层底板受水害威胁的代表性地层为研究对象... 基于地面-钻孔瞬变电磁法,将发射源布设于煤矿巷道中,而将接收探头放置在钻孔内,从上至下依次观测,形成矿井巷道-钻孔瞬变电磁法.为了研究巷道全空间条件下巷道-钻孔瞬变电磁场的响应特征,选取煤层底板受水害威胁的代表性地层为研究对象,建立煤层底板存在含水低阻地质异常体的三维数学模型,采用积分方程法进行数值模拟,结果表明:相对高阻的煤层侧帮对孔内垂向感应电动势的影响较小,而对孔内水平感应电动势除浅部约30m内影响相对较大外,对深部影响较小.当煤层底板含水平低阻板状异常体时,在对异常体的纵向分辨率和异常响应的延续时间方面,孔内感应电动势的水平分量相对优于垂向分量,但垂向感应电动势的幅值强于水平感应电动势.因此,实际观测时,不仅要观测孔内感应电动势的垂向分量,也要观测水平分量. 展开更多
关键词 矿井巷道-钻孔电磁 全空间 低阻地质异常体 积分方程法 三维数值模拟
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几种典型近地表有限导体瞬变电磁特征响应研究 被引量:2
16
作者 陈曙东 郭树旭 +4 位作者 张爽 袁志文 朱俊 张海洋 方东 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期403-412,共10页
近地表有限导体的瞬变电磁响应中包含其形状、结构特征,如何建立这些特征与其响应之间的关系是近地表有限导体探测与识别的核心问题.本文建立了几种典型有限导体响应的三维感应偶极子模型,通过有限导体早期幂函数衰减的幅度与速率、晚... 近地表有限导体的瞬变电磁响应中包含其形状、结构特征,如何建立这些特征与其响应之间的关系是近地表有限导体探测与识别的核心问题.本文建立了几种典型有限导体响应的三维感应偶极子模型,通过有限导体早期幂函数衰减的幅度与速率、晚期指数衰减的幅度与时间常数共四个模型参数表征有限导体的形状和结构特征,利用最小二乘拟合算法提取这些模型参数,揭示有限导体的形状、结构特征与模型参数之间的内在联系.理论与实验研究结果表明:具有绕球心旋转对称性的球形目标体,其三维感应偶极子响应完全相同,早期响应呈幂函数衰减,晚期呈e指数衰减,信号幅度和时间常数均能很好反映球体半径与材料特性;具有绕轴旋转对称性目标体,其三维感应偶极子响应部分相同,早期幂函数衰减的幅度与速率主要体现目标体的长度特征,晚期e指数衰减的时间常数体现了目标体的外径与壁厚特征;非轴对称性目标体,其三维感应偶极子响应均不相同,各个感应偶极子参数差异较大.本文的研究对提高瞬变电磁系统区分轴对称目标体与金属碎片能力,降低系统探测虚警率具有重要意义. 展开更多
关键词 近地表地球物理 未爆弹药 电磁 三维感应偶极子模型 特征响应 目标识别
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煤矿老空水瞬变电磁响应特征数值模拟 被引量:6
17
作者 常江浩 于景邨 蒋宗霖 《矿业安全与环保》 北大核心 2014年第3期4-8,共5页
煤矿老空区充水对后续煤矿安全生产威胁大。基于电磁场扩散理论,采用时域有限差分法,建立全空间二维地质模型,研究老空水瞬变电磁响应特征,结果表明:煤矿巷道中的激励源,不仅在巷道迎头前方岩体中激发二次感应场,而且在巷道迎头后方围... 煤矿老空区充水对后续煤矿安全生产威胁大。基于电磁场扩散理论,采用时域有限差分法,建立全空间二维地质模型,研究老空水瞬变电磁响应特征,结果表明:煤矿巷道中的激励源,不仅在巷道迎头前方岩体中激发二次感应场,而且在巷道迎头后方围岩中也激发二次感应场,极大值等值线环由激励源处分别向上、向下移动,强度逐渐减弱。矿井瞬变电磁场扩散速度受周围介质电性影响,低阻介质中扩散速度慢,高阻介质中扩散速度快,巷道迎头前方低阻体对全空间瞬变电磁场影响明显。当地质体中存在低阻体时,其附近电场等值线密集,梯度变大,扩散速度降低,涡流密度变大、衰减变慢。 展开更多
关键词 电磁 老空水 响应特征 数值模拟
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钻孔瞬变电磁法扫描探测磁芯线圈激励电磁场响应特征 被引量:8
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作者 程久龙 姜国庆 +3 位作者 李垚 田楚霄 孟上 梁沛元 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期1302-1310,共9页
瞬变电磁测井一般采用超小线圈作为发射装置,由于激励产生的瞬变电磁场强度较低,仅能进行钻孔孔壁岩层探测,无法实现钻孔外围径向远距离探测及地质异常体精确定位。基于全空间瞬变电磁场相关理论,提出钻孔瞬变电磁法(BTEM)扫描探测方法... 瞬变电磁测井一般采用超小线圈作为发射装置,由于激励产生的瞬变电磁场强度较低,仅能进行钻孔孔壁岩层探测,无法实现钻孔外围径向远距离探测及地质异常体精确定位。基于全空间瞬变电磁场相关理论,提出钻孔瞬变电磁法(BTEM)扫描探测方法,利用磁芯线圈激励电磁场,增强发射磁矩,提高钻孔瞬变电磁法的径向探测距离。同时,通过灵活调整线圈方向,对钻孔孔壁进行360°扫描,实现钻孔径向方向全方位探测,提高钻孔瞬变电磁法对含水地质体的空间分辨率和定位精度。建立钻孔全空间三维地质-地球物理模型,提出优化的网格剖分策略,采用特殊网格结构对钻孔中磁芯线圈进行网格加密及规范化,提高数值模拟精度。采用有限单元法分别计算均匀介质条件下钻孔瞬变电磁法磁芯激励电磁场响应以及含有低阻地质异常体时钻孔瞬变电磁法不同装置探测的瞬变电磁场响应,分析了共面偶极装置及共轴偶极装置以及不同几何参数对应的瞬变电磁场响应特征,采用全空间全区视电阻率计算及时深转换算法进行全空间电阻率成像。研究表明,在钻孔瞬变电磁法超小线圈中加入磁芯可以显著增强电磁场强度,并且增强的幅度与磁芯的直径和长度成正比,相比较而言,增大磁芯长度对电磁场响应的增强作用更为显著;钻孔全空间磁芯线圈激励时探测结果可以较好地反映钻孔径向外围岩层中低阻地质体引起的瞬变电磁场异常,共面偶极装置和共轴偶极装置均可以获得较为理想的探测效果,全空间电阻率成像结果分辨率较高,相比较而言,共面偶极装置得到的异常幅度更大,并且对异常体中心的定位更为准确,而共轴偶极装置对异常体整体形态和边界的刻画更为准确。 展开更多
关键词 钻孔电磁 扫描探测 磁芯线圈激励 响应特征
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高阻空洞的瞬变电磁响应特征及其探测效果 被引量:4
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作者 李成 朱军 +1 位作者 陈剑杰 韩吉民 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2012年第6期79-81,共3页
通过球体电磁响应的计算,对低阻围岩中高阻球体模型电磁响应测量结果进行了分析,获得了高阻球体的异常特征。对干旱地区深埋土洞的工程探测结果表明:高阻土洞的瞬变电磁响应特征与模拟实验结果类似,对高阻目标体具有较好的探测效果;高... 通过球体电磁响应的计算,对低阻围岩中高阻球体模型电磁响应测量结果进行了分析,获得了高阻球体的异常特征。对干旱地区深埋土洞的工程探测结果表明:高阻土洞的瞬变电磁响应特征与模拟实验结果类似,对高阻目标体具有较好的探测效果;高阻体引起的瞬变电磁场异常范围大于目标体实际规模。 展开更多
关键词 电磁 高阻空洞 响应特征
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矿井瞬变电磁法在煤矿中的探测方法及异常特征分析 被引量:25
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作者 梁庆华 《矿业安全与环保》 北大核心 2015年第2期72-75,共4页
基于矿井瞬变电磁原理,分析了固定平移法、转换角度法、综合法等矿井瞬变电磁探测工作方法及其适用范围。通过实例研究了断层裂隙水、充水陷落柱、采空区积水、导水裂缝带等矿井瞬变电磁探测异常特征,结果表明:矿井瞬变电磁对各个含水... 基于矿井瞬变电磁原理,分析了固定平移法、转换角度法、综合法等矿井瞬变电磁探测工作方法及其适用范围。通过实例研究了断层裂隙水、充水陷落柱、采空区积水、导水裂缝带等矿井瞬变电磁探测异常特征,结果表明:矿井瞬变电磁对各个含水异常体的反应较为明显,且呈现出不同的异常特征。通过矿区井下含水构造实地探测和井下巷道超前探测跟踪试验,研究了瞬变电磁探测的准确率,统计得出矿井瞬变电磁整体探测成功率约为86.2%,是井下比较实用的探测水害的物探方法。 展开更多
关键词 矿井电磁 探测方法 异常特征 准确率 矿井水害
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