一種基于瞬變電磁法探測(cè)煤礦積水采空區(qū)的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及地質(zhì)與地球物理領(lǐng)域，尤其涉及一種基于瞬變電磁法探測(cè)煤礦積水采 空區(qū)的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 煤炭資源的淺部資源開采已進(jìn)入尾聲，目前已進(jìn)入深部開采。煤礦井下積水采空 區(qū)積水問題突出，一些地區(qū)采空區(qū)強(qiáng)富水性嚴(yán)重威脅著煤礦的安全生產(chǎn)。準(zhǔn)確探測(cè)煤礦采 空區(qū)水文地質(zhì)條件對(duì)煤礦井安全開采具有極其重要的指導(dǎo)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。瞬變電磁 法（TEM，TransientElectromagneticMethod)是一種常見的基于電磁感應(yīng)的地球物理方 法，能夠提供地下地電信息。具有對(duì)低阻體靈敏、體積效應(yīng)小、施工效率高等優(yōu)點(diǎn)，成為煤田 水文地質(zhì)勘探的首選電磁勘探手段。
[0003] 常規(guī)的瞬變電磁探測(cè)技術(shù)是利用不接地回線向地下發(fā)射一次脈沖磁場(chǎng)，在一次脈 沖磁場(chǎng)間歇期間，利用線圈或接地電極觀測(cè)二次渦流場(chǎng)。通過分析各個(gè)時(shí)間段的二次場(chǎng)隨 時(shí)間變化規(guī)律，可得到不同深度的地電特征。常常采用相對(duì)比較簡單的方法進(jìn)行資料處理 解釋。
[0004] 但是，當(dāng)在地面進(jìn)行瞬變電磁法探測(cè)時(shí)，會(huì)遇到很多復(fù)雜的探測(cè)環(huán)境，如地形起 伏、新生界低阻層覆蓋、電磁干擾等區(qū)域，所以，開展瞬變電磁法的有效性探測(cè)研宄十分必 要。
[0005] 現(xiàn)有地形影響校正方法要解決的技術(shù)問題主要包括：
[0006] (1)在模擬純地形響應(yīng)時(shí)，需要確定原本是非均勻大地的電阻率。取表層電阻率作 為均勻半空間電阻率并不總是可行。即使最高頻率或最早時(shí)道沒有穿透表層，低頻或晚時(shí) 道也將穿透表層甚至幾層地層。風(fēng)化、沖蝕等作用使基巖出露造成的地表或近地表不均勻 性，恰恰是山地電磁勘探中經(jīng)常遇到的。因此，將實(shí)際地質(zhì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化成均勻大地時(shí)，不可避 免地引入了誤差，影響校正效果，有時(shí)甚至得到錯(cuò)誤的結(jié)果，誤導(dǎo)了電磁勘探的資料解釋工 作；
[0007] (2)純地形影響的數(shù)值模擬計(jì)算量巨大，場(chǎng)源和測(cè)點(diǎn)之間的地帶都在計(jì)算區(qū)域之 內(nèi)，對(duì)計(jì)算機(jī)的內(nèi)存容量和計(jì)算速度要求極高，模型建立過程繁瑣。電磁勘探的數(shù)值仿真、 特別是人工源電磁勘探的數(shù)值仿真軟件還未達(dá)到實(shí)用程度，尚未成為電磁勘探儀器數(shù)據(jù)處 理解釋的標(biāo)準(zhǔn)配置。應(yīng)用比值法進(jìn)行地形影響校正還受到許多限制、普遍性地應(yīng)用還尚待 時(shí)日；
[0008] (3)純地形響應(yīng)模擬需要較為詳盡的地形高程數(shù)據(jù)。電磁勘探中一般只對(duì)測(cè)點(diǎn)進(jìn) 行大地測(cè)量，當(dāng)測(cè)點(diǎn)比較稀疏時(shí)，需要增加額外的測(cè)量工作量。由此增加的、包括時(shí)間在內(nèi) 的人力物力成本，往往成為地形校正的障礙。
[0009] 在煤田電磁法勘探中，勘探目的層或目標(biāo)體上方往往存在低阻層，大部分地表都 被低阻的第四系沉積層覆蓋，且沉積層厚度較大，一般在100m，有些地區(qū)可達(dá)400--600m。 由于可以在地面上觀測(cè)到較強(qiáng)的信號(hào)，往往忽視了低阻層對(duì)瞬變電磁勘探的影響。當(dāng)對(duì)積 水采空區(qū)進(jìn)行精細(xì)探測(cè)時(shí)，很有必要研宄低阻覆蓋層與電磁場(chǎng)之間的相互作用關(guān)系，對(duì)于 在該地區(qū)采用電磁勘探中進(jìn)行施工設(shè)計(jì)、參數(shù)選擇，確保勘探深度，提高探測(cè)精度等都具有 重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明為了解決復(fù)雜環(huán)境下煤礦積水采空區(qū)有效探測(cè)問題，提出一種基于瞬變電 磁法探測(cè)煤礦積水采空區(qū)的方法和裝置。
[0011] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于瞬變電磁法探測(cè)煤礦積水采空區(qū) 的方法，包括：
[0012] 獲得各個(gè)探測(cè)點(diǎn)表層電阻率實(shí)測(cè)值，并將所述各個(gè)探測(cè)點(diǎn)表層電阻率實(shí)測(cè)值作為 地形校正時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)電阻率；
[0013] 根據(jù)每個(gè)探測(cè)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)電阻率，針對(duì)每個(gè)探測(cè)點(diǎn)計(jì)算地形校正系數(shù)；
[0014] 根據(jù)每個(gè)探測(cè)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)電阻率和地形校正系數(shù)，得到每個(gè)探測(cè)點(diǎn)的校正后的視 電阻率值。
[0015] 優(yōu)選地，獲得各個(gè)探測(cè)點(diǎn)表層電阻率實(shí)測(cè)值包括：
[0016] 通過小極矩直流電阻率法獲得各個(gè)探測(cè)點(diǎn)表層電阻率實(shí)測(cè)值Pstandand(i)，其中，i 表示測(cè)線上的第i個(gè)探測(cè)點(diǎn)。
[0017] 優(yōu)選地，根據(jù)每個(gè)探測(cè)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)電阻率，針對(duì)每個(gè)探測(cè)點(diǎn)計(jì)算地形校正系數(shù)包 括：
[0018] 測(cè)線上的第i個(gè)探測(cè)點(diǎn)第j個(gè)時(shí)間道的地形校正系數(shù)C(i，j)為：
[0019]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于瞬變電磁法探測(cè)煤礦積水采空區(qū)的方法，其特征在于：包括： 獲得各個(gè)探測(cè)點(diǎn)表層電阻率實(shí)測(cè)值，并將所述各個(gè)探測(cè)點(diǎn)表層電阻率實(shí)測(cè)值作為地形 校正時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)電阻率； 根據(jù)每個(gè)探測(cè)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)電阻率，針對(duì)每個(gè)探測(cè)點(diǎn)計(jì)算地形校正系數(shù)； 根據(jù)每個(gè)探測(cè)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)電阻率和地形校正系數(shù)，得到每個(gè)探測(cè)點(diǎn)的校正后的視電阻率 值。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：獲得各個(gè)探測(cè)點(diǎn)表層電阻率實(shí)測(cè)值包括： 通過小極矩直流電阻率法獲得各個(gè)探測(cè)點(diǎn)表層電阻率實(shí)測(cè)值Pstandand(i)，其中，i表示 測(cè)線上的第i個(gè)探測(cè)點(diǎn)。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于：根據(jù)每個(gè)探測(cè)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)電阻率，針對(duì)每個(gè)探 測(cè)點(diǎn)計(jì)算地形校正系數(shù)包括： 測(cè)線上的第i個(gè)探測(cè)點(diǎn)第j個(gè)時(shí)間道的地形校正系數(shù)C(i，j)為：
其中，i:探測(cè)點(diǎn)號(hào)，表示測(cè)線上的第i個(gè)探測(cè)點(diǎn)，i= 1，2,……，M，M為正整數(shù)，表示 探測(cè)點(diǎn)總數(shù)； j:時(shí)間道號(hào)，表示探測(cè)點(diǎn)時(shí)間道序號(hào)，j= 1，2,……，N，N為正整數(shù)，表示時(shí)間道總數(shù)；t(j):表示時(shí)間道； P__(i，1):表示根據(jù)瞬變電磁法測(cè)量的數(shù)據(jù)得到的第i個(gè)探測(cè)點(diǎn)第1個(gè)時(shí)間道的道 視電阻率。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于：根據(jù)每個(gè)探測(cè)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)電阻率和地形校正 系數(shù)，得到每個(gè)探測(cè)點(diǎn)的校正后的視電阻率值包括： 測(cè)線上的第i個(gè)探測(cè)點(diǎn)第j個(gè)時(shí)間道的地形校正系數(shù)乘以測(cè)線上的第i個(gè)探測(cè)點(diǎn)第j個(gè)時(shí)間道實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的視電阻率值，得到測(cè)線上的第i個(gè)探測(cè)點(diǎn)第j個(gè)時(shí)間道的校正后的視 電阻率值。
5. 如權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于：測(cè)線上的第i個(gè)探測(cè)點(diǎn)第j個(gè)時(shí)間道 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的視電阻率值是： 根據(jù)瞬變電磁法測(cè)量的數(shù)據(jù)得到的第i個(gè)探測(cè)點(diǎn)第j個(gè)時(shí)間道的道視電阻率。
6. -種基于瞬變電磁法探測(cè)煤礦積水采空區(qū)的裝置，其特征在于：包括： 采集模塊，用于獲得各個(gè)探測(cè)點(diǎn)表層電阻率實(shí)測(cè)值，并將所述各個(gè)探測(cè)點(diǎn)表層電阻率 實(shí)測(cè)值作為地形校正時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)電阻率； 計(jì)算模塊，用于根據(jù)每個(gè)探測(cè)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)電阻率，針對(duì)每個(gè)探測(cè)點(diǎn)計(jì)算地形校正系數(shù)； 校正模塊，用于根據(jù)每個(gè)探測(cè)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)電阻率和地形校正系數(shù)，得到每個(gè)探測(cè)點(diǎn)的校 正后的視電阻率值。
7. 如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于：采集模塊獲得各個(gè)探測(cè)點(diǎn)表層電阻率實(shí)測(cè) 值是指： 通過小極矩直流電阻率法獲得各個(gè)探測(cè)點(diǎn)表層電阻率實(shí)測(cè)值Pstandand(i)，其中，i表示 測(cè)線上的第i個(gè)探測(cè)點(diǎn)。
8. 如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于：計(jì)算模塊根據(jù)每個(gè)探測(cè)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)電阻率，針 對(duì)每個(gè)探測(cè)點(diǎn)計(jì)算地形校正系數(shù)是指： 測(cè)線上的第i個(gè)探測(cè)點(diǎn)第j個(gè)時(shí)間道的地形校正系數(shù)C(i，j)為：
其中，i:探測(cè)點(diǎn)號(hào)，表示測(cè)線上的第i個(gè)探測(cè)點(diǎn)，i= 1，2,……，M，M為正整數(shù)，表示 探測(cè)點(diǎn)總數(shù)； j:時(shí)間道號(hào)，表示探測(cè)點(diǎn)時(shí)間道序號(hào)，j= 1，2,……，N，N為正整數(shù)，表示時(shí)間道總數(shù)； t(j):表示時(shí)間道； P__(i，1):表示根據(jù)瞬變電磁法測(cè)量的數(shù)據(jù)得到的第i個(gè)探測(cè)點(diǎn)第1個(gè)時(shí)間道的道 視電阻率。
9. 如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于：校正模塊根據(jù)每個(gè)探測(cè)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)電阻率和 地形校正系數(shù)，得到每個(gè)探測(cè)點(diǎn)的校正后的視電阻率值是指： 測(cè)線上的第i個(gè)探測(cè)點(diǎn)第j個(gè)時(shí)間道的地形校正系數(shù)乘以測(cè)線上的第i個(gè)探測(cè)點(diǎn)第j個(gè)時(shí)間道實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的視電阻率值，得到測(cè)線上的第i個(gè)探測(cè)點(diǎn)第j個(gè)時(shí)間道的校正后的視 電阻率值。
10. 如權(quán)利要求8或9所述的裝置，其特征在于：測(cè)線上的第i個(gè)探測(cè)點(diǎn)第j個(gè)時(shí)間道 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的視電阻率值是： 根據(jù)瞬變電磁法測(cè)量的數(shù)據(jù)得到的第i個(gè)探測(cè)點(diǎn)第j個(gè)時(shí)間道的道視電阻率。
【專利摘要】一種基于瞬變電磁法探測(cè)煤礦積水采空區(qū)的方法和裝置，涉及地質(zhì)與地球物理領(lǐng)域，包括：獲得各個(gè)探測(cè)點(diǎn)表層電阻率實(shí)測(cè)值，并將所述各個(gè)探測(cè)點(diǎn)表層電阻率實(shí)測(cè)值作為地形校正時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)電阻率；根據(jù)每個(gè)探測(cè)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)電阻率，針對(duì)每個(gè)探測(cè)點(diǎn)計(jì)算地形校正系數(shù)；根據(jù)每個(gè)探測(cè)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)電阻率和地形校正系數(shù)，得到每個(gè)探測(cè)點(diǎn)的校正后的視電阻率值。采用本發(fā)明的校正方法，資料處理解釋中增加的工作量很小，且無引入誤差。并且在山地探測(cè)中無須進(jìn)行地形判斷，即可進(jìn)行視電阻率值的校正。
【IPC分類】G01V3-00, G01V3-38
【公開號(hào)】CN104714254
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510051516
【發(fā)明人】薛國強(qiáng), 閆述, 邱衛(wèi)忠, 程久龍, 陳衛(wèi)營
【申請(qǐng)人】中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所
【公開日】2015年6月17日
【申請(qǐng)日】2015年2月2日