电性源地空瞬变电磁法在采空区探测中的应用

《电性源地空瞬变电磁法在采空区探测中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号:P6310710-2015126076硕士学位论文电性源地空瞬变电磁法在采空区探测中的应用刘金鹏导师姓名职称李貅教授申请学位级别硕士学科专业名称地球探测与信息技术论文提交日期2018年5月24日论文答辩日期2018年6月1日学位授予单位长安大学TheApplicationofGround-airborneTransientElectromagneticMethodwithElectricSourceintheGobsDetectionADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LiuJinpengSupervisor：Pro

2、f.LiXiuChang’anUniversity,Xi’an,China摘要由于大范围的开采煤炭资源，特别是许多小煤窑的随意开采，造成了地下大量不明采空区的出现，这些采空区不仅会对地面建筑、工程设施等造成危害，还会对矿井的安全造成巨大隐患，因此，对煤矿开采过程中形成的地下采空区进行探测具有十分重要的意义。在地形地貌复杂的地区开展传统地面地球物理勘探时，工作难度大、效率低、成本高，相比之下，地空瞬变电磁法可以快速地、大面积地进行采空区的勘查，工作效率大大提高，特别是在地形条件复杂的山区等，该法更能凸显其优势。地空瞬变电磁法是一种新兴的地球物理方法，它在地表布置激励源，搭载飞行平台在空中采集信

3、号，这种作业方式将航空和地面瞬变电磁各自的优点结合在了一起，它的观测响应信噪比高、工作效率高、勘探深度大，尤其适合在地形条件复杂、勘探难度很大的地区开展作业。目前，虽然地空瞬变电磁法得到了较快的发展，但是在实际工程中的应用还较少，在对数据进行处理解释时，大多是基于地面系统，并没有配套专门的解释方法，制约了其发展。一维正演问题是研究地空瞬变电磁法的基础，本文首先针对地空瞬变电磁一维正演问题展开讨论，采用电偶极子叠加的方式得到电性源地空瞬变电磁的一维频率域响应，然后通过正余弦变换将电磁场频率域响应转换到时间域，实现地空瞬变电磁时间域响应正演计算。然后设计均匀半空间和层状模型，改变接收点高度、偏移

4、距、半空间电阻率等参数，分析这些因素对其响应的影响以及典型层状模型的响应特征。视电阻率能对地下电性信息进行直观、清晰的反映，并且计算简便、快速，在实际生产中有着广泛的应用，因此本文对地空瞬变电磁的视电阻率定义问题进行了讨论。本文基于反函数的思想建立起关于电阻率计算的迭代算法，实现了能满足早期和晚期不同时间道、不同偏移距的全域视电阻率计算。设计不同的层状模型，改变层厚、中间层电阻率等参数分析电阻率曲线的变化特征，结果表明，采用此方法计算出的全域视电阻率能够对地下电性信息准确、清晰地反映。针对地空瞬变电磁法在采空区探测中的应用问题，设计了三维充水采空区模型，绘制全域视电阻率剖面图，结果表明，在电

5、阻率剖面图上能够明显的反映出充水采空区异常。目前，地空瞬变电磁法由于其自身优势得到了更多关注，但是仍处在研究阶段，在实际工程中的运用较少。本文基于地空瞬变电磁探测煤矿采空区的实际工程项目，将文I中介绍的全域视电阻率方法运用到实际生产中，对采空区探测的地空实测数据进行处理和全域视电阻率定义，绘制视电阻率剖面图和切片图，结果表明，从图中可以明显的反映出充水采空区异常，取得了较好的效果，证明了该方法在采空区探测中的有效性。关键词：地空瞬变电磁法，全域视电阻率，煤矿采空区IIAbstractDuetothelarge-scaleexploitationofcoal,especiallythespon

6、taneousminingofmanysmallcoalmines,alargenumberofunclearundergroundgobshaveappeared.Thesegobswillnotonlycauseharmtothegroundconstructionandengineeringfacilities,butalsothesafetyofthemines.Therefore,itisofgreatsignificancetodetecttheundergroundgobsformedduringcoalmining.Whenconductingtraditionalterre

7、strialgeophysicalexplorationinareaswithcomplextopographyandgeomorphology,theworkbecomesdifficultly,inefficiently,andcostly.Incontrast,theground-airbornetransientelectromagneticmethodcanquicklyandextensively