一種基于瞬變電磁法探測煤礦積水采空區的方法和裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及地質與地球物理領域，尤其涉及一種基于瞬變電磁法探測煤礦積水采 空區的方法和裝置。
【背景技術】
[0002] 煤炭資源的淺部資源開采已進入尾聲，目前已進入深部開采。煤礦井下積水采空 區積水問題突出，一些地區采空區強富水性嚴重威脅著煤礦的安全生產。準確探測煤礦采 空區水文地質條件對煤礦井安全開采具有極其重要的指導意義和實際應用價值。瞬變電磁 法（TEM，TransientElectromagneticMethod)是一種常見的基于電磁感應的地球物理方 法，能夠提供地下地電信息。具有對低阻體靈敏、體積效應小、施工效率高等優點，成為煤田 水文地質勘探的首選電磁勘探手段。
[0003] 常規的瞬變電磁探測技術是利用不接地回線向地下發射一次脈沖磁場，在一次脈 沖磁場間歇期間，利用線圈或接地電極觀測二次渦流場。通過分析各個時間段的二次場隨 時間變化規律，可得到不同深度的地電特征。常常采用相對比較簡單的方法進行資料處理 解釋。
[0004] 但是，當在地面進行瞬變電磁法探測時，會遇到很多復雜的探測環境，如地形起 伏、新生界低阻層覆蓋、電磁干擾等區域，所以，開展瞬變電磁法的有效性探測研宄十分必 要。
[0005] 現有地形影響校正方法要解決的技術問題主要包括：
[0006] (1)在模擬純地形響應時，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道沒有穿透表層，低頻或晚時 道也將穿透表層甚至幾層地層。風化、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常遇到的。因此，將實際地質結構轉化成均勻大地時，不可避 免地引入了誤差，影響校正效果，有時甚至得到錯誤的結果，誤導了電磁勘探的資料解釋工 作；
[0007] (2)純地形影響的數值模擬計算量巨大，場源和測點之間的地帶都在計算區域之 內，對計算機的內存容量和計算速度要求極高，模型建立過程繁瑣。電磁勘探的數值仿真、 特別是人工源電磁勘探的數值仿真軟件還未達到實用程度，尚未成為電磁勘探儀器數據處 理解釋的標準配置。應用比值法進行地形影響校正還受到許多限制、普遍性地應用還尚待 時日；
[0008] (3)純地形響應模擬需要較為詳盡的地形高程數據。電磁勘探中一般只對測點進 行大地測量，當測點比較稀疏時，需要增加額外的測量工作量。由此增加的、包括時間在內 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，有些地區可達400--600m。 由于可以在地面上觀測到較強的信號，往往忽視了低阻層對瞬變電磁勘探的影響。當對積 水采空區進行精細探測時，很有必要研宄低阻覆蓋層與電磁場之間的相互作用關系，對于 在該地區采用電磁勘探中進行施工設計、參數選擇，確保勘探深度，提高探測精度等都具有 重要意義。
【發明內容】
[0010] 本發明為了解決復雜環境下煤礦積水采空區有效探測問題，提出一種基于瞬變電 磁法探測煤礦積水采空區的方法和裝置。
[0011] 為了解決上述技術問題，本發明提供了一種基于瞬變電磁法探測煤礦積水采空區 的方法，包括：
[0012] 獲得各個探測點表層電阻率實測值，并將所述各個探測點表層電阻率實測值作為 地形校正時的標準電阻率；
[0013] 根據每個探測點的標準電阻率，針對每個探測點計算地形校正系數；
[0014] 根據每個探測點的標準電阻率和地形校正系數，得到每個探測點的校正后的視 電阻率值。
[0015] 優選地，獲得各個探測點表層電阻率實測值包括：
[0016] 通過小極矩直流電阻率法獲得各個探測點表層電阻率實測值Pstandand(i)，其中，i 表示測線上的第i個探測點。
[0017] 優選地，根據每個探測點的標準電阻率，針對每個探測點計算地形校正系數包 括：
[0018] 測線上的第i個探測點第j個時間道的地形校正系數C(i，j)為：
[0019]
【主權項】
1. 一種基于瞬變電磁法探測煤礦積水采空區的方法，其特征在于：包括： 獲得各個探測點表層電阻率實測值，并將所述各個探測點表層電阻率實測值作為地形 校正時的標準電阻率； 根據每個探測點的標準電阻率，針對每個探測點計算地形校正系數； 根據每個探測點的標準電阻率和地形校正系數，得到每個探測點的校正后的視電阻率 值。
2. 如權利要求1所述的方法，其特征在于：獲得各個探測點表層電阻率實測值包括： 通過小極矩直流電阻率法獲得各個探測點表層電阻率實測值Pstandand(i)，其中，i表示 測線上的第i個探測點。
3. 如權利要求2所述的方法，其特征在于：根據每個探測點的標準電阻率，針對每個探 測點計算地形校正系數包括： 測線上的第i個探測點第j個時間道的地形校正系數C(i，j)為：
其中，i:探測點號，表示測線上的第i個探測點，i= 1，2,……，M，M為正整數，表示 探測點總數； j:時間道號，表示探測點時間道序號，j= 1，2,……，N，N為正整數，表示時間道總數；t(j):表示時間道； P__(i，1):表示根據瞬變電磁法測量的數據得到的第i個探測點第1個時間道的道 視電阻率。
4. 如權利要求3所述的方法，其特征在于：根據每個探測點的標準電阻率和地形校正 系數，得到每個探測點的校正后的視電阻率值包括： 測線上的第i個探測點第j個時間道的地形校正系數乘以測線上的第i個探測點第j個時間道實測數據的視電阻率值，得到測線上的第i個探測點第j個時間道的校正后的視 電阻率值。
5. 如權利要求3或4所述的方法，其特征在于：測線上的第i個探測點第j個時間道 實測數據的視電阻率值是： 根據瞬變電磁法測量的數據得到的第i個探測點第j個時間道的道視電阻率。
6. -種基于瞬變電磁法探測煤礦積水采空區的裝置，其特征在于：包括： 采集模塊，用于獲得各個探測點表層電阻率實測值，并將所述各個探測點表層電阻率 實測值作為地形校正時的標準電阻率； 計算模塊，用于根據每個探測點的標準電阻率，針對每個探測點計算地形校正系數； 校正模塊，用于根據每個探測點的標準電阻率和地形校正系數，得到每個探測點的校 正后的視電阻率值。
7. 如權利要求6所述的裝置，其特征在于：采集模塊獲得各個探測點表層電阻率實測 值是指： 通過小極矩直流電阻率法獲得各個探測點表層電阻率實測值Pstandand(i)，其中，i表示 測線上的第i個探測點。
8. 如權利要求7所述的裝置，其特征在于：計算模塊根據每個探測點的標準電阻率，針 對每個探測點計算地形校正系數是指： 測線上的第i個探測點第j個時間道的地形校正系數C(i，j)為：
其中，i:探測點號，表示測線上的第i個探測點，i= 1，2,……，M，M為正整數，表示 探測點總數； j:時間道號，表示探測點時間道序號，j= 1，2,……，N，N為正整數，表示時間道總數； t(j):表示時間道； P__(i，1):表示根據瞬變電磁法測量的數據得到的第i個探測點第1個時間道的道 視電阻率。
9. 如權利要求8所述的裝置，其特征在于：校正模塊根據每個探測點的標準電阻率和 地形校正系數，得到每個探測點的校正后的視電阻率值是指： 測線上的第i個探測點第j個時間道的地形校正系數乘以測線上的第i個探測點第j個時間道實測數據的視電阻率值，得到測線上的第i個探測點第j個時間道的校正后的視 電阻率值。
10. 如權利要求8或9所述的裝置，其特征在于：測線上的第i個探測點第j個時間道 實測數據的視電阻率值是： 根據瞬變電磁法測量的數據得到的第i個探測點第j個時間道的道視電阻率。
【專利摘要】一種基于瞬變電磁法探測煤礦積水采空區的方法和裝置，涉及地質與地球物理領域，包括：獲得各個探測點表層電阻率實測值，并將所述各個探測點表層電阻率實測值作為地形校正時的標準電阻率；根據每個探測點的標準電阻率，針對每個探測點計算地形校正系數；根據每個探測點的標準電阻率和地形校正系數，得到每個探測點的校正后的視電阻率值。采用本發明的校正方法，資料處理解釋中增加的工作量很小，且無引入誤差。并且在山地探測中無須進行地形判斷，即可進行視電阻率值的校正。
【IPC分類】G01V3-00, G01V3-38
【公開號】CN104714254
【申請號】CN201510051516
【發明人】薛國強, 閆述, 邱衛忠, 程久龍, 陳衛營
【申請人】中國科學院地質與地球物理研究所
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2015年2月2日