孔巷瞬变电磁动源定接收方法探测采空区试验
【图文】：
置，对各种地质条件下的孔中数据响应规律研究较为透彻，但在资料处理解释方面研究较少，程度也较浅，多为定性解释手段，资料解释精度较低。笔者将对矿井瞬变电磁扇形施工装置进行改良，提出一种孔巷动源定接收工作方法，通过研究孔内信号特征，给出一种三分量合成技术和校正技术重构数据，然后采用全期视电阻率计算法完成孔内资料的快速处理，并对多个接收位置的结果进行成像，最终实现不受巷道条件干扰的孔巷大范围精细探测，为井下准确探测采空区性质提供技术支撑。1方法原理1.1工作装置本文提出的工作装置如图1所示，在孔口巷道处布设一多匝小线框发射源，线框边长不大于2m，接收使用磁探头，可固定放置在孔内任意位置(如图中接收1)，之后沿某一平面按一定角度间隔(如15°)在孔口旋转发射线框，每次旋转都用固定在孔内的探头接收三分量二次场信号，完成整个流程后可将探头移动至孔内其他位置(如图中接收2，3)，重复前面的工作流程。图1施工装置示意Fig.1Schematicdiagramofconstructiondevice每在一个接收点完成一次工作流程，可得到一个3230
第12期范涛等:孔巷瞬变电磁动源定接收方法探测采空区试验扇形或部分扇形探测区域，多个接收点探测区域既可单独处理解释，也可叠合为一个大探测区域进行联合解释。如果发射线框做了多个施工平面的旋转工作，还可实现三维区域的综合解释。1.2孔中数据特征为研究如图1所示的孔中瞬变电磁数据异常响应特征，并指导后续的数据处理技术研究，设置一个如图2所示的正演模型，在掘进工作面孔口处布置一2m×2m的发射线圈，发射电流设为1A，工作面正前方设置一含水块状异常体，异常体中心距工作面中心60m，异常体规模为20m×20m×20m，测量点布置在钻孔孔深0，20，40，60，80m五处。巷道电阻率设为10000Ω·m，煤层电阻率设为1000Ω·m，异常体电阻率设为10Ω·m。图2模型示意Fig.2Schematicdiagramofthemodel三维正演采用基于GPU加速的时域有限差分算法实现［24－25］，分别模拟带异常体和不带异常体两种情况。将5个测点两种情况下数值模拟得到的Z分量数据进行对比，可得图3。从图3(a)可明显看出，随着入孔深度的增加，感应电动势曲线由一条单调曲线逐渐变为一条单峰曲线，孔深越深，对应测点的峰值越低，峰值对应的时间越晚。从图3(b)则可看出，任意孔深数据曲线上均对60m处的低阻异常体有反映，但距离异常体越近，反映越强，这意味着采用孔内测量的方式确实有利于提高异常分辨能力。此外，从图3可看出，所有测点晚期信号基本重合，考虑到大地电磁的观测波频和瞬变电磁的采样时间具有简单的变换关系，可以认为瞬变电磁晚期信号携带的主要信息与大地电磁低频信号携带信息等效，进而可认为图3中不同孔深位置观测到的瞬变电磁信号反映的深部信息基本一致，因此推测曲线中峰值图3Z分量数据对比Fig.3ComparisonofZcomponentdata
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，本文编号：2584634
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