瞬变电磁法大电流、小回线装置在矿井巷道内探测的应用及数据精细处理
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摘要
煤矿的水害,一直以来给煤矿的安全生产构成巨大威胁,其中最主要的就是矿井巷道掘进前方和顶、底板隐伏的导水、含水构造,极易造成涌、突水事故。瞬变电磁法应用于煤矿井下探水工作,有其技术的优越性,主要是对低阻体较灵敏,包括采空区水和含水构造,探测距离大,可以探测前方150米范围内的含水情况,在国内的很多矿区得到应用,效果明显。
由于瞬变电磁法是近些年新兴起来的理论,尽管应用很广、硬件比较成熟,但理论和处理方法的研究相对滞后,很少有针对矿井下瞬变电磁法采集数据的处理软件,本文在大量阅读了相关文献后,结合瞬变电磁的探测机理和技术,基于matlab语言工具,开发出一套井下瞬变电磁处理软件。论文的主要成果及创新点如下:
(1)通过井下采集的数据,进行多测道成图分析,可以清楚的显示出浅部和深部的高、低阻异常情况;
(2)井下的干扰源较密集,通过数学手段,采取多种滤波方式,包括小波分析和希尔伯特黄变换等前沿理论方法,对瞬变电磁信号进行去噪处理,达到去除噪声、平滑曲线、凸显异常的目的;
(3)在计算视电阻率时,采用同点回线装置的视电阻率计算公式,避免了晚期道计算公式造成早期数据偏离过大,浅层地质信息失真的情况;
(4)在时深转换之后的深度校正上,针对不同的复杂程度的地质体,采用多种校正方法,以便更好的识别异常体的深度;
(5)在surfer软件的成图上,详细介绍了剖面图和切片图的具体做法,以及成图过程中一些属性的细节。
Coal mine flood has been to a huge threat of the coal mine production safety,the primary one is mine roadway in front and top-bottom buried the lead in water,it can easily cause water inrush.TEM used in coal mine work of exploring water has its advantages in technical ,the main is more sensitive , including God water and water structure.TEM can detected within 150 meters.it applied in many mines , the effect is obvious.
The transient electromagnetic method is the theory of emerging in recent years,the application is very wide, the hardware is more mature, but the theory and treatment research is more behind, with little for the TEM in mine data collection processing software, a large number of reading related to this article literature, the combination of electromagnetic detection mechanism and technology to develop a set of downhole TEM processing software.
The main achievements and innovations are as follows:
1)Data collected through the underground, a multi-channel diagram analysis can clearly show that the shallow and deep high and low resistivity anomalies.
2) More intensive underground sources of interference, through mathematical means, take a variety of filtering methods, including wavelet analysis and Hilbert Huang transform cutting-edge theories and methods of transient electromagnetic signal denoising, to remove noise, smooth curves, highlights The purpose of exceptions.
3) When calculating the apparent resistivity, using the same point loop device of apparent resistivity formula, the formula to avoid the late Road, causing deviation from the early data is too large, shallow geological information distortion
4) After time-depth conversion in the depth correction, and for different degrees of geological complexity, using a variety of correction methods in order to better identify abnormal body depth.
5) Mapping software in the surfer, the details of the sections and slices the specific practices and the process of mapping the details of some properties.
由于瞬变电磁法是近些年新兴起来的理论,尽管应用很广、硬件比较成熟,但理论和处理方法的研究相对滞后,很少有针对矿井下瞬变电磁法采集数据的处理软件,本文在大量阅读了相关文献后,结合瞬变电磁的探测机理和技术,基于matlab语言工具,开发出一套井下瞬变电磁处理软件。论文的主要成果及创新点如下:
(1)通过井下采集的数据,进行多测道成图分析,可以清楚的显示出浅部和深部的高、低阻异常情况;
(2)井下的干扰源较密集,通过数学手段,采取多种滤波方式,包括小波分析和希尔伯特黄变换等前沿理论方法,对瞬变电磁信号进行去噪处理,达到去除噪声、平滑曲线、凸显异常的目的;
(3)在计算视电阻率时,采用同点回线装置的视电阻率计算公式,避免了晚期道计算公式造成早期数据偏离过大,浅层地质信息失真的情况;
(4)在时深转换之后的深度校正上,针对不同的复杂程度的地质体,采用多种校正方法,以便更好的识别异常体的深度;
(5)在surfer软件的成图上,详细介绍了剖面图和切片图的具体做法,以及成图过程中一些属性的细节。
Coal mine flood has been to a huge threat of the coal mine production safety,the primary one is mine roadway in front and top-bottom buried the lead in water,it can easily cause water inrush.TEM used in coal mine work of exploring water has its advantages in technical ,the main is more sensitive , including God water and water structure.TEM can detected within 150 meters.it applied in many mines , the effect is obvious.
The transient electromagnetic method is the theory of emerging in recent years,the application is very wide, the hardware is more mature, but the theory and treatment research is more behind, with little for the TEM in mine data collection processing software, a large number of reading related to this article literature, the combination of electromagnetic detection mechanism and technology to develop a set of downhole TEM processing software.
The main achievements and innovations are as follows:
1)Data collected through the underground, a multi-channel diagram analysis can clearly show that the shallow and deep high and low resistivity anomalies.
2) More intensive underground sources of interference, through mathematical means, take a variety of filtering methods, including wavelet analysis and Hilbert Huang transform cutting-edge theories and methods of transient electromagnetic signal denoising, to remove noise, smooth curves, highlights The purpose of exceptions.
3) When calculating the apparent resistivity, using the same point loop device of apparent resistivity formula, the formula to avoid the late Road, causing deviation from the early data is too large, shallow geological information distortion
4) After time-depth conversion in the depth correction, and for different degrees of geological complexity, using a variety of correction methods in order to better identify abnormal body depth.
5) Mapping software in the surfer, the details of the sections and slices the specific practices and the process of mapping the details of some properties.
引文
[1]蒋邦远.实用近区磁源瞬变电磁法勘探.北京:地质出版社,1998
[2]于景邨.矿井瞬变电磁法勘探.徐州:中国矿业大学出版社,2007
[3]刘继东,林长佑,杨长福.瞬变电磁资料反演解释方法.兰州:兰州大学出版社,2001
[4]高成,董长虹,郭磊,等. MATLAB小波分析与应用.北京:国防工业出版社,2007
[5]王沫然. MATLAB与科学计算.北京:电子工业出版社,2005
[6]牛之琏.时间域电磁法原理.长沙:中南工业大学出版社,1992
[7]朴华荣.电磁测深法原理.北京:地质出版社,1991
[8]杨云见,王绪本,何展翔.考虑关断时间效应的瞬变电磁一维反演.物探与化探,2005年6月,第29卷第3期
[9]于生宝,王忠,等.瞬变电磁法浅层探测技术.电波科学学报,2006年4月,第21卷第2期
[10]杨阳,党瑞荣,任志平.井中瞬变电磁法理论研究.石油仪器,2009年,第23卷第3期
[11]李貅,宋建平,马宇,武军杰.基于小波分析的TEM信号提取.煤田地质与勘探,2005年4月第33卷第2期
[12]李世峰,梁盛军,周建雄,李耀华.强干扰背景条件下TEM探测铁矿资料解释方法研究.地质与勘探,2006年5月第42卷第3期
[13]汤金云,于景邨,王扬州,刘建.矿井瞬变电磁人文噪声干扰及处理技术研究.煤矿开采,2008年4月第13卷第2期
[14]谭代明,漆泰岳. VB调用MATLAB在瞬变电磁法反演中的应用.计算机工程与设计,2009年
[15]石显新,闫述,陈明生.瞬变电磁勘探中的低阻层屏蔽问题.煤炭学报,2005年4月第30卷第2期
[16]薛国强,宋建平,等.用瞬变电磁法识别地下电性分界面.煤田地质与勘探,2003年10月第31卷第5期
[17]刘桂芹.简述瞬变电磁法(TEM)的研究现状、进展与问题.物探化探计算技术,2007年10月第29卷增刊
[18]王华军.时间域瞬变电磁法全区视电阻率的平移算法.地球物理学报,2008年11月第51卷第6期
[19]杨海燕,邓居智,张华,岳建华.矿井瞬变电磁法全空间视电阻率解释方法研究.地球物理学报,2010年3月第53卷第3期
[20]李全,于景邨.采掘工作面顶板富水性矿井瞬变电磁探查技术研究.能源技术与管理. 2005年第3期
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[2]于景邨.矿井瞬变电磁法勘探.徐州:中国矿业大学出版社,2007
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