基于阻容网络的聚焦双频激电法精准探测正演模拟

为认识聚焦双频激电法煤巷综掘探测含水地质构造异常激电特征，减少传统阻容网络物理模型实验模拟系统误差，提高正演模拟测试精度，依据煤巷含水地质构造实际工况条件和聚焦效应探测机理，搭建地电测试探测模型及与其等效的阻容网络模型，利用Matlab软件Simulink组件中SimPowerSystems模块精准构建探测系统仿真电路模型。通过改变阻容网络模型参量，模拟含水地质构造探测视电阻率和视幅频率变化规律。仿真实验结果表明：随测点距掘进断面距离的增加，视幅频率逐渐增加，而视电阻率逐渐减小，在测点距掘进断面48m处，视幅频率达到19.7%，视电阻率达到571.5Ω·m，即测点越靠近含水异常体，其激电效应异常越为明显。     

煤巷含水地质构造双频激电探测阻容模拟试验

为研究煤巷含水地质构造双频激电探测中的频域激发极化特性变化规律,指导动态电场激励法开展煤矿井下工业性试验.据面极化体激发极化机理,分析煤巷围岩介质激电效应等效电路,搭建含水地质构造物理模型等效的阻容网络.根据给定参数的简易阻客模型激电效应试验与理论计算结果,确定最佳探测模拟测试方案,模拟不同规模含水地质构造激电效应探测过程.结果表明:当测量电极靠近含水异常体时,视电阻率逐渐减小,而视幅频率逐渐变大;当异常体规模由大变小时,在相同测点处视幅频率减小,而视电阻率增大,当测点距异常体2 m处,测得的视幅频率由11.68％变为9.35％,而视电阻率由312.07 Ω·m变为320.37 Ω·m,即视幅频率对异常体规模变化更为敏感.     

矿用聚焦双频激电法电场扫描探测方法

为实现煤矿巷道超前探测,提出了一种基于双频激电法和电场扫描探测理论的矿用聚焦双频激电法超前探测技术。基于共线点电流源的电力线方程理论,推导煤矿巷道探测电场边界电力线方程算法;提出电场扫描探测策略,分析了电场扫描探测的实际分辨率;基于电介质边界条件,根据巷道地质结构模型推导电力线偏移向量求解公式,分析了地质异常体对电力线的影响。理论计算表明:通过连续改变探测仪各通道电流强度,探测电场扫描分辨率理论上可任意设定,实际探测由实际地质工况条件选定;地质异常体的存在会影响电力线分布,板状体的厚度越大或者围岩与板状体之间的电阻率比值越大或者板状体倾角越大,则电力线偏移向量横坐标与纵坐标的绝对值越大;通过电场聚焦和偏转扫描探测,可确定异常体的直径和方位。     

超前探测巷道灾害性含导水构造的双频激电法

针对频率域煤巷超前探测灾害性含导水构造解析数学模型研究不足这一现状,基于空间电位拉氏方程和介质电阻率cole-cole模型,建立了煤巷超前探测灾害性含导水构造双频激电法的解析数学模型。通过模型分析,结果表明：双频激电法具有自动消除探测过程中对高低频电位相同干扰因素的影响,以及巷道空腔对探测结果的影响等优点;提出了利用所建解析数学模型,通过观测的视幅频率（PFE）数据快速确定灾害性含导水地质构造的厚度及其距掘进面的距离的方法。最后通过具体实施算例对所提方法进行了详细论证。     

双频激电测量在寻找构造热液银金矿床上的应用研究

武当地区地形复杂、覆盖厚,银金矿找矿难度大,本次研究首次在该区引入双频激电地球物理勘查方法。测量数据显示研究区银金矿石与围岩视幅频率F_s值具有明显差异,矿石的视幅频率F_s一般都在3.1%以上,而非矿岩石的视幅频率一般较小;含矿层位与金属硫化物分布范围基本一致,研究区具有开展双频激电法找矿的前提;使用双频激电法在研究区内划分了11处异常体,其中J3和J8两处异常经查证具有良好的银金矿找矿潜力。双频激电法在该区的成功使用为武当地区寻找构造热液银金矿床提供了新的思路。     

煤巷掘进含水地质构造探测仿真及参数分析

 为了研究激电法在煤巷掘进面的超前探测技术及其可行性,首先分析了煤巷掘进面含水地质构造的危害,建立了含水地质构造的简化物理模型;并将其转化为便于研究的等效电路,进而构建了含水地质构造的激电模型;然后,将激电模型接入地质异常体仿真探测模型中,得出在激电模式下含水地质构造的视电阻率 和 值的变化曲线。从所得曲线中可以看出：仿真探测结果参数与激电模型预设的电性参数基本一致,从而印证了电法探测的基本思想,并为开发以煤（岩）激发极化效应为基础的电法超前探测仪器提供了可行性前提。     

高密度电法在电场空间分布变化中的试验与研究

通过水槽和土槽试验,研究高密度电法在电场空间分布变化中的探测,以反演电阻率断面为基础进行宏观解释和定性分析。试验结果表明,电场的空间分布在一定程度上将影响探测结果,但随着电场的扩散呈减弱趋势,最终达到稳定状态;经统计得出当电极上方覆盖介质的垂向尺寸大于电极距4倍时,可认为电场分布为全空间状态;通过数据拟合和回归分析,得出视电阻率与电极上覆介质纵向尺寸之间符合乘幂函数关系。     

基于双频激电法的煤巷综掘超前探测系统研究

提出了一种基于双频激电法的煤巷综掘超前探测系统,针对煤巷掘进前方地质异常的探测,利用巷道中现有锚杆作为电极,向掘进区域发射双频电流,通过分析区域内介质的激发极化信息判断掘进前方隐伏的地质构造,采用角度扫描和深度扫描方式确定异常体的位置.该系统可与掘进机配合使用,且具有探测速度快、精高度,实时性好、操作方便等优点.     

交流聚焦激电法煤巷超前探测阻容试验模拟

频域激电法已经在地面及隧道探测中获得广泛应用，为能够用于煤矿井下综掘工作面的超前探测，将其发展为动态电场激励法，根据面极化单元体激发极化机理，推导面极化单元模型等效网络与双电层电容器的等效性，由典型有害地质构造理想化物理模型，搭建等效的阻容网络模型。通过对比分析给定参数的简易阻容模型激电效应测试与理论仿真结果的一致性，验证动态电场激励法原理样机测试装置的可行性和准确性。由电阻定义和面极化阻抗频率特性理论，确定煤巷围岩介质阻容模型参量，以超前探测仪原理样机发射双频调制方波电流信号为激励，经典型有害地质构造等效阻容网络，由高精度数据采集仪进行数据采集与处理，得出激电效应特性变化规律。     

激电中梯及激电测深在某铅锌矿预查中的应用研究

根据已知地质资料,某铅锌矿内褶皱不发育,构造以断裂为主,矿体主要受断裂构造控制。为探测该铅锌矿隐伏—半隐伏多金属矿化体,在勘探区内首先采用激电中梯方法进行地质扫面,寻找电阻率变化较大、极化率相对较高区域,快速查找并圈定激电异常区域;然后在取得的激电异常区域布设激电测深点,了解极化体的埋深及空间赋存状态。通过分析测量结果,认为两种方式所得的异常结果基本吻合,说明在寻找铅锌矿预查勘探中利用激电中梯扫面快速发现并圈定激电异常、利用激电测深了解极化体的埋深及空间赋存状态,能够取得较好的找矿效果,为指导工程验证提供了充分依据。     

矿井瞬变电磁超前探测视电阻率扩散叠加解释方法

受体积效应的影响,矿井巷道瞬变电磁超前探测时对异常区有不同程度的放大。为获得更为可靠的测试结果,在扇形超前观测系统的基础上,通过烟圈简化反演,并根据不同测点在巷道前方形成的烟圈交汇特征,推导视电阻率扩散叠加表达式及相关参数计算公式,实现了超前探测视电阻率扩散叠加解释方法,进一步提高对前方地质体的分辨能力。物理模型实验和现场探测实践表明,与常规视电阻率断面对比,视电阻率扩散叠加结果对异常体的判定效果优越性较强,对巷道掘进前方含水体的聚焦判定能力增加。     

齐大山铁矿南帮含水构造带探测研究

为解决采空区突发涌水给矿山安全生产带来的安全威胁,以齐大山铁矿为研究对象,以高密度电阻率法含水构造带理论模型的正演模拟研究为基础,运用高密度电阻率法对采场南帮含水构造带的异常范围进行了圈定;运用瞬变电磁法进行了二次探测,并对高密度电阻率法所圈定的异常范围进行了验证。研究表明:含水构造带显示为低阻异常特征,在高密度电阻率法探测成果图中显示的两处低阻异常与含水构造带理论模型的正演模拟结果一致;同时,在瞬变电磁法探测成果图中显示的低阻区域均在高密度电阻率法所圈定的低阻异常范围内,二者相互验证,这两处低阻异常均为含水构造带的地球物理异常特征的显示,表明采用高密度电阻率法和瞬变电磁法组合识别技术可实现对隐伏含水构造带的先导性探测。     

Research on application of transient electromagnetic technology in coal mine

Studied the principle of transient electromagnetic method in coalmine and solved the computation of the whole time apparent resistivity and the relation between apparent resistivity and exploration depth and so on. Studied the work method of transient electromagnetic method in coalmine and obtained reasonable arrangement way. Studied data processing and explanation method of transient electromagnetic method and obtained high quality electric section. Finally the purpose to detect water-bearing body and water-bearing structure in front of roadway in advance, and detect the water-bearing property of the roof and floor rock layer of coal face were realized by use of transient electromagnetic method.     

矿井瞬变电磁探测技术在煤系地层探测中的研究与应用

 介绍了矿井瞬变电磁探测技术的基本原理,从瞬变场的结构出发,说明视电阻率计算公式与地面的区别。通过调整天线的法线与巷道迎头左侧、正前方和右侧的角度,布置11个测点,可以探测迎头前方的地质异常。让天线的法线方向与煤层工作面顶、底板分别成450,可以探测工作面顶、底板方向岩层的电性变化情况。对采集到的数据进行处理,绘制视电阻率等值线断面图,结合地质资料可以准确判定地质异常区域的位置和富水性强弱。探测结果表明,该方法在煤矿水文探测中效果较好,对解决煤矿水文地质问题是一种快捷、高效的勘查手段。     

地面-巷道直流电阻率法探测技术

针对目前直流电阻率法在巷道及工作面周围隐蔽致灾源精细探测方面不足这一现状,结合地面和矿井直流电法工作特点,提出在地面布设场源,巷道内进行接收的地面-巷道直流电阻率法探测技术。在对地面-巷道直流电阻率法基本原理和观测系统设计原则介绍的基础上,分析了偶极源电场及不同深度归一化电位差曲线分布特征。根据煤系地层典型地质构造地电特征建立数值模型,计算结果表明：地面-巷道相比于地面和矿井直流电阻率法具有更高的探测精度,且以对低阻异常体探测效果最为明显;提出采用调节偶极距观测异常幅值变化规律快速确定隐蔽致灾源空间位置的方法。实际应用效果表明,地面-巷道直流电阻率法可有效解决巷道及工作面周围隐蔽致灾源全方位探测难题,指出其场源与观测系统相分离的布测方式在矿井、交通、水利等工程地质灾害预测、预报方面应用前景广阔。     

内蒙古维拉斯托矿区隐伏矿体大功率激电综合找矿勘查

维拉斯托岩浆热液型铜锌多金属矿床位于大兴安岭成矿带南段，已探明矿石量超过800万t，资源潜力巨大。矿体主要赋存于下元古界锡林郭勒杂岩内，受NE向断裂带控制，地表为第四系覆盖，覆盖区隐伏矿体的准确定位是当前亟待解决的问题。通过详细分析研究区地质资料、钻孔资料、物性资料及地面高精度磁测资料，对找矿潜力较大的物探异常区进行了激电扫面、剖面和测深工作，并对测量数据进行了深入的解译分析。结果表明：①研究区辉长岩的磁化率及剩余磁化强度较大，其余岩性无明显的磁性变化，围岩、侵入岩、构造岩（包括蚀变的）以及氧化矿等均不会产生激电异常，视极化率低于4%，视电阻率基本大于1 000 Ω·m，矿体是引起异常的主要原因，其视极化率小于4%，视电阻率约1 000 Ω·m，呈高极化、中-低阻特征，以此作为研究区激电异常划分的依据；②平面视极化率、视电阻率显示两条SN向高值带，近于平行排列，平面上呈“S”形展布，构成了区内的基本格局，其间展布的NE、NW向高值带相互交织成网格状，节点位置即为异常点，推断为矿体富集的主要区位，据此将区内异常划分为东西两个条带，沿南北方向可进一步划分为4个异常区；③对典型的激电测深剖面进行了解译和反演，发现反演结果与实测揭露的异常体所在的平面位置基本吻合，但反演的深度略浅；在异常位置通过布设钻孔验证，见矿效果较好，对各靶区下一步钻孔布设具有重要的指导意义。上述分析表明：所采用的物探综合勘查方法和资料解译方法具有较好的可行性，在类似地区具有一定的运用前景。