[發明專利]一種基于磁梯度張量的瞬變電磁實時動態超前探測方法及系統

有效

• 申請號: 202010595209.2
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111708088B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 姜志海;王垚;白亞東;劉樹才;張永宏;閆照濤;岳建華;安百州
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學;寧夏回族自治區地球物理地球化學勘查院
• 主分類號: G01V3/08
• 分類號: G01V3/08
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 羅運紅

本發明公開了一種基于磁梯度張量的瞬變電磁實時動態超前探測方法及系統，屬于勘探地球物理領域，本發明將瞬變電磁場等價為一系列連續的靜磁場、將導含水構造等價為磁偶極子體，通過在巷道空間正中心布置的組成“十”字形測線的五個觀測點，直接觀測二次場在x,y,z方向上的磁場強度分量，進行兩兩差分組合得到磁梯度張量。而后通過得到的磁梯度張量進行反演計算，實現對磁偶極子的定位。本發明直接基于磁梯度張量進行數據處理，精度、準確性較基于標量測量和反演的方法高，且裝置簡潔，具有即時性，可有效應用于在巷道掘進和工作面開采過程中對隱蔽突水致災因素的超前探測與監測。

技術領域

本發明涉及勘探地球物理的領域，尤其涉及一種基于磁梯度張量的瞬變電磁實時動態超前探測方法及系統。

背景技術

目前，在巷/隧道掘進過程中，廣泛采用瞬變電磁法超前探測導/含水構造。對于斷面較小的巷/隧道空間，大多采用環形扇面掃描技術，即在掘進工作面以不同角度布置多個探測方向，采用感應線圈觀測各方向上二次場感應電動勢響應信號，而后進行視電阻率計算與時深轉換，繪制扇形視電阻率等值線圖，根據視電阻率值的相對大小推測賦水異常區^[1,2]。對于斷面較大的巷/隧道空間，大多采用多點陣列式探測方法，即在掌子面上布置發射回線，在發射回線內部以陣列方式布置測點，采用單分量探頭觀測二次場感應電動勢響應，而后進行視電阻率計算，繪制視電阻率等值線圖，推測導/含水異常體^[3]。近來，出現了巷/孔瞬變電磁超前探測技術，即在掌子面上布置發射回線，在鉆孔中接收，沿鉆孔深度布置測點，觀測x，y，z等三個方向上二次場感應電動勢響應，而后繪制視電阻率等值線圖，實現鉆孔周圍含水異常體的空間定位^[4]。上述方法均是觀測二次場感應電動勢信號響應，是一種標量測量方式，在視電阻率等值線圖上，根據低阻異常區分布進行賦水異常體的定位，且探測距離有限、探測精度低，容易受金屬干擾體影響。

與其他瞬變電磁法超前探測相比，地面發射、井下巷道中接收的地面-巷道瞬變電磁探測技術，充分利用地面與礦井瞬變電磁法的優點，在保證較大探測深度的基礎上實現對導含水構造的高分辨率高精度探測^[5,6]。同時，一般的瞬變電磁超前探測方法采用傳統作業方式，采集數據和處理數據不同步進行。

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[4].孫懷鳳,程銘,宿傳璽,等.隧(巷)道掘進工作面-鉆孔瞬變電磁超前探測方法物理模擬試驗研究[J].煤炭學報,2017,42(08):2110-2115.

[5].劉樹才，姜志海，趙云.地面-坑道瞬變電磁災害水源精細探查技術研究[C].第十屆中國國際地球電磁學術討論會.2011:129-131.

[6].苗彬，姜志海*,劉樹才，礦井地面-巷道瞬變電磁探測系統設計及應用,煤炭科學技術,2016.12,44(12):148-153.

發明內容

發明目的：針對以上問題，本發明提供一種基于磁梯度張量的瞬變電磁實時動態超前探測方法，該方法通過判斷磁梯度張量異常直接進行異常識別與定位，瞬時完成計算，快速定位識別隱蔽突水致災因素，有效服務于巷道掘進及工作面開采，可實現動態監測。