物探新技术新方法幻灯片.ppt

物探新技术新方法第1页，共40页，编辑于2022年，星期日提提 纲纲1.大深度与高分辨率难题及解析大深度与高分辨率难题及解析2.有效激励与响应观测有效激励与响应观测3.大定源建场模式下巷井观测系统大定源建场模式下巷井观测系统4.随钻超前探测观测系统随钻超前探测观测系统5.阵列瞬变电磁勘探系统阵列瞬变电磁勘探系统6.结语结语中南大学地球物理勘察新技术研究所中南大学地球物理勘察新技术研究所第2页，共40页，编辑于2022年，星期日（1）信号微弱）信号微弱（2）目标相对规模小目标相对规模小（3）施工效率低）施工效率低（4）地面跨度大，背景变得复杂地面跨度大，背景变得复杂（5）钻探资料少、验证对比解释困难）钻探资料少、验证对比解释困难1.1 大深度与高分辨率难题大深度与高分辨率难题 1.大深度与高分辨率难题与解析大深度与高分辨率难题与解析中南大学地球物理勘察新技术研究所中南大学地球物理勘察新技术研究所第3页，共40页，编辑于2022年，星期日（1 1）深部资源勘探的突破口）深部资源勘探的突破口信号信号解释水平！解释水平！A.A.更高精度的数据更高精度的数据【质质】对仪器、观测技术提出要求 B.B.更完备的数据集合更完备的数据集合【量量】更充分的定解条件 C.C.更合理的反演算法和解译体系更合理的反演算法和解译体系【解释水平解释水平】综合勘探1.2 1.2 大深度与高分辨率难题解析大深度与高分辨率难题解析中南大学地球物理勘察新技术研究所中南大学地球物理勘察新技术研究所第4页，共40页，编辑于2022年，星期日 A.A.更高精度的数据更高精度的数据 对仪器、观测技术仪器、观测技术提出要求【质质】表表1.1.理想球体相对异常精度与最大探测深度的关系理想球体相对异常精度与最大探测深度的关系异常精度（）异常精度（）10543210.50.1低阻探测深径比低阻探测深径比（h/D）0.8571.2101.3421.5271.8212.4243.1845.80高阻探测深径比高阻探测深径比（h/D）0.5770.8570.9621.1101.3421.8212.4244.50中南大学地球物理勘察新技术研究所中南大学地球物理勘察新技术研究所hD地面地面第5页，共40页，编辑于2022年，星期日 B.B.更完备的数据集合更完备的数据集合 更充分的定解条件更充分的定解条件 【量量】I I 单参数量（单参数量（x x分量，电位差分量，电位差/梯度梯度）II II 多参数量（电位差、极化率、磁化率多参数量（电位差、极化率、磁化率）III III 多分量（多分量（x x、y y、z z分量，电位差分量，电位差/梯度梯度）中南大学地球物理勘察新技术研究所中南大学地球物理勘察新技术研究所第6页，共40页，编辑于2022年，星期日C.C.更合理的解释更合理的解释 反演算法和解译体系反演算法和解译体系【解释水平解释水平】I I 物探专业信息融合（物探专业信息融合（物探行内物探行内）II II 结合地质、化探、遥感、钻孔信息结合地质、化探、遥感、钻孔信息（行外行外）中南大学地球物理勘察新技术研究所中南大学地球物理勘察新技术研究所第7页，共40页，编辑于2022年，星期日（2 2）充分认识环境和目标对象）充分认识环境和目标对象 背景或环境的复杂性背景或环境的复杂性 （1）屏蔽/吸收 （2）干扰【地形、地质、地球物理】（3）“源”背景水平目标的多参数特征测试目标的多参数特征测试 （1）一物多性 （2）一性多物标本测试标本测试 !中南大学地球物理勘察新技术研究所中南大学地球物理勘察新技术研究所第8页，共40页，编辑于2022年，星期日2.有效激励与响应问题2.1 2.1 物探作业模式与异常物探作业模式与异常目标唤醒目标响应响应接收背 景相对相对异常异常绝对绝对异常异常中南大学地球物理勘察新技术研究所中南大学地球物理勘察新技术研究所第9页，共40页，编辑于2022年，星期日2.2 2.2 有效激励方式有效激励方式（1）大功率（大电流、大震源）（2）重复激励（2）迫近目标（3）激励方式（组合源、复合源）中南大学地球物理勘察新技术研究所中南大学地球物理勘察新技术研究所第10页，共40页，编辑于2022年，星期日2.3 2.3 有效激励下的响应观测有效激励下的响应观测（1）近目标观测）近目标观测（2）远源观测）远源观测（3）比对观测）比对观测相对异常相对异常100(实测值背景实测值背景)/背景背景相对异常相对异常100（带（带背景背景实测值带实测值带背景背景实测值）实测值）/某实测值某实测值中南大学地球物理勘察新技术研究所中南大学地球物理勘察新技术研究所第11页，共40页，编辑于2022年，星期日2.4 2.4 响应观测仪器与装备响应观测仪器与装备（1）仪器和装备是人五官六感的延伸）仪器和装备是人五官六感的延伸（2）数据或异常并不能代表目标对象的存在）数据或异常并不能代表目标对象的存在（3）关注仪器本身特性（信噪比、灵敏度、感应耦合）关注仪器本身特性（信噪比、灵敏度、感应耦合）中南大学地球物理勘察新技术研究所中南大学地球物理勘察新技术研究所第12页，共40页，编辑于2022年，星期日2.5 2.5 有效激励与接收条件下的信号提取有效激励与接收条件下的信号提取（1）基于数字信号处理的信号提取算法）基于数字信号处理的信号提取算法 一维傅立叶分析、滤波；统计分析；一维傅立叶分析、滤波；统计分析；概率分析；相关分析概率分析；相关分析（2）基于位场理论的信号提取算法）基于位场理论的信号提取算法 二维或三维时间、空间域；频率、波数域；二维或三维时间、空间域；频率、波数域；P域域两个层次中南大学地球物理勘察新技术研究所中南大学地球物理勘察新技术研究所第13页，共40页，编辑于2022年，星期日物探新方法新技术实例三则中南大学地球物理勘察新技术研究所中南大学地球物理勘察新技术研究所第14页，共40页，编辑于2022年，星期日一.大定源建场模式下巷井观测系统 需求需求难题与局限难题与局限方法技术方法技术突破口突破口（1）危机矿山接替资源勘探（2）井巷环境隐患超前预报供电供电高密度电法近目标观测近目标观测测量测量坑道聚焦电法远源观测远源观测解释解释坑道瞬变电磁比对观测比对观测 1.1.研究背景分析研究背景分析中南大学地球物理勘察新技术研究所中南大学地球物理勘察新技术研究所第15页，共40页，编辑于2022年，星期日以电位为测量参数时井巷探测系统工作布置示意图以电位为测量参数时井巷探测系统工作布置示意图中南大学地球物理勘察新技术研究所中南大学地球物理勘察新技术研究所第16页，共40页，编辑于2022年，星期日2 2、原理、原理 均匀各向同性半空间条件下，通过位于地下的供电电极A、B，可以形成于AB中间1/3段的近似均匀电流场。各参数设置如图所示。则球外任意一点P的电位为：均匀半空间中球体电场异常计算示意图均匀半空间中球体电场异常计算示意图1Pj0 xrOhr022r0HHrj0中南大学地球物理勘察新技术研究所中南大学地球物理勘察新技术研究所第17页，共40页，编辑于2022年，星期日取电场强度为观测信号，其表达式为：若球体中心位于隧道轴线上，且r02）理想高阻体 （12）电位测量 U1.0750.855电场测量 E1.3571.075轴向前方球状隐患超前预报理想分辨能力轴向前方球状隐患超前预报理想分辨能力中南大学地球物理勘察新技术研究所中南大学地球物理勘察新技术研究所第21页，共40页，编辑于2022年，星期日（3 3）物理模拟试验）物理模拟试验13cm球在侧面13cmMN掌子面AB隧道腔体导线球在前方球在下方 模拟隧道直径为5cm，长度110cm，在隧道外周对称的四个方向上分别布置测量电极M、N，供电电极A、B距离3m。隧道位于AB中间1/3处，MN极距为3cm，M距隧道掌子面1cm。将此装置置于深2m、长宽分别为3m和4m的水槽中央，距水面80cm；水的极化率为0.0，低阻铝球直径25cm。用重庆奔腾地质仪器厂生产的数字激电仪和中南大学生产的SQ系列双频道数字激电仪分别测量MN之间的电位差和极化率，以MN中点为记录点。方位确定！方位确定！中南大学地球物理勘察新技术研究所中南大学地球物理勘察新技术研究所第22页，共40页，编辑于2022年，星期日球体在前方（组合电极）电位差异常极化率异常铝铝球直径：球直径：25cm25cm中南大学地球物理勘察新技术研究所中南大学地球物理勘察新技术研究所第23页，共40页，编辑于2022年，星期日球体在侧面电位差异常电位差异常极化率异常极化率异常中南大学地球物理勘察新技术研究所中南大学地球物理勘察新技术研究所VV第24页，共40页，编辑于2022年，星期日 球体异常在侧面相对异常对比球体异常在侧面相对异常对比球体异常在下方相对异常对比球体异常在下方相对异常对比中南大学地球物理勘察新技术研究所中南大学地球物理勘察新技术研究所第25页，共40页，编辑于2022年，星期日3 3、野外测量方法：、野外测量方法：三分量测量三分量测量 电电极极A电电极极B供电仪表供电仪表测量仪表测量仪表供电导线供电导线供电导线供电导线已开挖巷道待开挖巷道位于巷道侧壁测量电极N位于掌子面附近测量电极M图例：图例：测量导线测量导线地表地表中南大学地球物理勘察新技术研究所中南大学地球物理勘察新技术研究所第26页，共40页，编辑于2022年，星期日4.4.平朔煤矿平朔煤矿41094109主辅运巷测试试验主辅运巷测试试验图图8.4109主运巷主运巷TSP实测记录实测记录示意示意图图（z分量）分量）Fs数据观测不稳定Fs数据观测不稳定4109主运巷地面供电井巷测量高频点电位主运巷地面供电井巷测量高频点电位VMN及幅频率及幅频率Fs电流1.3A电流1.3A4109辅运巷地面供电井巷测量辅运巷地面供电井巷测量2频组频组高频点电位高频点电位VMN及幅频率及幅频率Fs2频组实测数据频组实测数据Fs数据观测不稳定电流电流1.8A（1 1）数据稳定可靠）数据稳定可靠（2 2）两参数对水敏感）两参数对水敏感（2 2）极化率有优势）极化率有优势中南大学地球物理勘察新技术研究所中南大学地球物理勘察新技术研究所第27页，共40页，编辑于2022年，星期日特点小结1.大功率施工方便，效率高大功率施工方便，效率高2.接近目标观测，异常信噪比高接近目标观测，异常信噪比高3.远离电源观测，背景场影响小远离电源观测，背景场影响小4.多分量多参数观测多分量多参数观测中南大学地球物理勘察新技术研究所中南大学地球物理勘察新技术研究所第28页，共40页，编辑于2022年，星期日研究背景：研究背景：（1）深钻井昂贵）深钻井昂贵 （2）钻孔本身或钻孔底部接近矿体）钻孔本身或钻孔底部接近矿体 （3）钻孔资料已揭示地质或矿产条件）钻孔资料已揭示地质或矿产条件二.随钻超前探测观测系统中南大学地球物理勘察新技术研究所中南大学地球物理勘察新技术研究所第29页，共40页，编辑于2022年，星期日 井中点电源激励电场扰动井中点电源激励电场扰动 征候征候 观测与解释。观测与解释。1 1、原理、原理超前预报超前预报01钻孔钻孔供电电极供电电极测量电极测量电极隐伏目标隐伏目标垂直接触带前的电激励电场征候模拟垂直接触带前的电激励电场征候模拟x/mx/m电位征候观测电位征候观测电场征候观测电场征候观测AB中南大学地球物理勘察新技术研究所中南大学地球物理勘察新技术研究所第30页，共40页，编辑于2022年，星期日2 2、水槽物理模拟试验、水槽物理模拟试验测量电极电位，单位：测量电极电位，单位：mV以水面为起始点的垂直深度，单位：厘米以水面为起始点的垂直深度，单位：厘米以水面为起始点的垂直深度，单位：厘米以水面为起始点的垂直深度，单位：厘米测量电极电位，单位：测量电极电位，单位：mV水槽模拟试验电场水槽模拟试验电场随电极深度变化实测曲线随电极深度变化实测曲线由水槽模拟试验电场实测数据转换而成的视由水槽模拟试验电场实测数据转换而成的视电阻率曲线电阻率曲线中南大学地球物理勘察新技术研究所中南大学地球物理勘察新技术研究所第31页，共40页，编辑于2022年，星期日视幅频率测量结果视幅频率测量结果幅频率幅频率 Fs，单位：，单位：以水面为起始点的垂直深度，单位：厘米以水面为起始点的垂直深度，单位：厘米图图4 为水槽模拟试验幅频率为水槽模拟试验幅频率Fs实测异常曲线实测异常曲线迫近目标！中南大学地球物理勘察新技术研究所中南大学地球物理勘察新技术研究所第32页，共40页，编辑于2022年，星期日3 3、野外实施、野外实施目标矿体目标矿体测量电极系测量电极系供电电极供电电极无穷远无穷远观测仪表观测仪表测量电缆测量电缆随钻超前随钻超前探测系统探测系统结构结构中南大学地球物理勘察新技术研究所中南大学地球物理勘察新技术研究所第33页，共40页，编辑于2022年，星期日技术特点（1）多参数）多参数（2）多路同步采集）多路同步采集（3）迫近目标对象的测量与比对）迫近目标对象的测量与比对（4）征候关联资料解释）征候关联资料解释中南大学地球物理勘察新技术研究所中南大学地球物理勘察新技术研究所第34页，共40页，编辑于2022年，星期日瞬变电磁法（瞬变电磁法（TEM）背景：）背景：异常来自何方？异常来自何方？解决途径：解决途径：定向探测！定向探测！三.线阵列瞬变电磁法第35页，共40页，编辑于2022年，星期日三.线阵列瞬变电磁法干干 扰！扰！目目 标！标！1.1.测量装置测量装置中南大学地球物理勘察新技术研究所中南大学地球物理勘察新技术研究所第36页，共40页，编辑于2022年，星期日2.异常特征体现背背离离现现象象！中南大学地球物理勘察新技术研究所中南大学地球物理勘察新技术研究所第37页，共40页，编辑于2022年，星期日3.应用领域(1)超前预报(2)深部资源定向勘探中南大学地球物理勘察新技术研究所中南大学地球物理勘察新技术研究所第38页，共40页，编辑于2022年，星期日六.分享结语1.1.解决有效激励与响应：解决有效激励与响应：一远两近一远两近 （1 1）近目标激励）近目标激励 （2 2）远离激励源）远离激励源 （3 3）近目标观测）近目标观测2.2.仪器装备选择：仪器装备选择：双多双多 （1 1）多参数观测）多参数观测 （2 2）多分量多路同步观测）多分量多路同步观测3.3.解释处理：解释处理：知己知彼知己知彼 （1 1）熟悉对象）熟悉对象 （2 2）由定性到定量）由定性到定量深部资源与工程物探新方法新技术中南大学地球物理勘察新技术研究所中南大学地球物理勘察新技术研究所第39页，共40页，编辑于2022年，星期日请同行们批评指正！谢谢 谢！谢！欢迎访问欢迎访问 中南大学中南大学 地球物理勘察新技术研究所！地球物理勘察新技术研究所！第40页，共40页，编辑于2022年，星期日