物探新技術(shù)新方法

物探新技術(shù)新方法第1頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月提綱1.大深度與高分辨率難題及解析2.有效激勵(lì)與響應(yīng)觀測(cè)3.大定源建場(chǎng)模式下巷井觀測(cè)系統(tǒng)4.隨鉆超前探測(cè)觀測(cè)系統(tǒng)5.陣列瞬變電磁勘探系統(tǒng)6.結(jié)語(yǔ)中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所第2頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（1）信號(hào)微弱（2）目標(biāo)相對(duì)規(guī)模?。?）施工效率低（4）地面跨度大，背景變得復(fù)雜（5）鉆探資料少、驗(yàn)證對(duì)比解釋困難1.1大深度與高分辨率難題1.大深度與高分辨率難題與解析中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所第3頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（1）深部資源勘探的突破口信號(hào)＋解釋水平！A.更高精度的數(shù)據(jù)——【質(zhì)】對(duì)儀器、觀測(cè)技術(shù)提出要求

B.更完備的數(shù)據(jù)集合——【量】更充分的定解條件C.更合理的反演算法和解譯體系——【解釋水平】綜合勘探1.2大深度與高分辨率難題解析中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所第4頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月A.更高精度的數(shù)據(jù)

——對(duì)儀器、觀測(cè)技術(shù)提出要求【質(zhì)】

表1.理想球體相對(duì)異常精度與最大探測(cè)深度的關(guān)系異常精度（％）10543210.50.1低阻探測(cè)深徑比（h/D）0.8571.2101.3421.5271.8212.4243.1845.80高阻探測(cè)深徑比（h/D）0.5770.8570.9621.1101.3421.8212.4244.50中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所hD地面第5頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月B.更完備的數(shù)據(jù)集合——更充分的定解條件【量】

I單參數(shù)量（x分量，電位差/梯度……）II多參數(shù)量（電位差、極化率、磁化率……）III多分量（x、y、z分量，電位差/梯度……）中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所第6頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月C.更合理的解釋——反演算法和解譯體系【解釋水平】I物探專(zhuān)業(yè)信息融合（物探行內(nèi)）

II結(jié)合地質(zhì)、化探、遙感、鉆孔信息

（行外）中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所第7頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）充分認(rèn)識(shí)環(huán)境和目標(biāo)對(duì)象背景或環(huán)境的復(fù)雜性（1）屏蔽/吸收（2）干擾【地形、地質(zhì)、地球物理】（3）“源”背景水平目標(biāo)的多參數(shù)特征測(cè)試（1）一物多性（2）一性多物標(biāo)本測(cè)試!中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所第8頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.有效激勵(lì)與響應(yīng)問(wèn)題2.1物探作業(yè)模式與異常目標(biāo)喚醒目標(biāo)響應(yīng)響應(yīng)接收背景相對(duì)異常絕對(duì)異常中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所第9頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2有效激勵(lì)方式（1）大功率（大電流、大震源）（2）重復(fù)激勵(lì)（2）迫近目標(biāo)（3）激勵(lì)方式（組合源、復(fù)合源）中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所第10頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.3有效激勵(lì)下的響應(yīng)觀測(cè)（1）近目標(biāo)觀測(cè)（2）遠(yuǎn)源觀測(cè)（3）比對(duì)觀測(cè)相對(duì)異常＝100％×(實(shí)測(cè)值－背景)/背景相對(duì)異常＝100％×（帶背景實(shí)測(cè)值－帶背景實(shí)測(cè)值）/某實(shí)測(cè)值中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所第11頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.4響應(yīng)觀測(cè)儀器與裝備（1）儀器和裝備是人五官六感的延伸（2）數(shù)據(jù)或異常并不能代表目標(biāo)對(duì)象的存在（3）關(guān)注儀器本身特性（信噪比、靈敏度、感應(yīng)耦合…）中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所第12頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.5有效激勵(lì)與接收條件下的信號(hào)提?。?）基于數(shù)字信號(hào)處理的信號(hào)提取算法

一維傅立葉分析、濾波；統(tǒng)計(jì)分析；

概率分析；相關(guān)分析……（2）基于位場(chǎng)理論的信號(hào)提取算法

二維或三維時(shí)間、空間域；頻率、波數(shù)域；

τ－P域……兩個(gè)層次中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所第13頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月物探新方法新技術(shù)

實(shí)例三則中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所第14頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一.大定源建場(chǎng)模式下巷井觀測(cè)系統(tǒng)

需求難題與局限方法技術(shù)突破口（1）危機(jī)礦山接替資源勘探（2）井巷環(huán)境隱患超前預(yù)報(bào)供電高密度電法近目標(biāo)觀測(cè)測(cè)量坑道聚焦電法遠(yuǎn)源觀測(cè)解釋坑道瞬變電磁比對(duì)觀測(cè)

1.研究背景分析中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所第15頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月以電位為測(cè)量參數(shù)時(shí)井巷探測(cè)系統(tǒng)工作布置示意圖中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所第16頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、原理

均勻各向同性半空間條件下，通過(guò)位于地下的供電電極A、B，可以形成于AB中間1/3段的近似均勻電流場(chǎng)。各參數(shù)設(shè)置如圖所示。則球外任意一點(diǎn)P的電位為：

均勻半空間中球體電場(chǎng)異常計(jì)算示意圖θρ1Pj0xrOhr0ρ2ρ2r0HHr’θ'j0中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所第17頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月取電場(chǎng)強(qiáng)度為觀測(cè)信號(hào)，其表達(dá)式為：

若球體中心位于隧道軸線上，且r0<<H時(shí)，h＝0

（2）

（3）

中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所第18頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（1）低阻球體模型r0=5m，ρ1=2000Ω·m，ρ2=50Ω·m，j0=0.1mA/m2，r=6m～100m。

電位曲線電場(chǎng)強(qiáng)度曲線U/VV/mx/mx/mr(m)觀測(cè)點(diǎn)距球心距離與球體直徑之比r/(2r0)電位異常百分比(%)電場(chǎng)異常百分比(%)10111.623.22021.52.93030.40.84040.20.45050.10.2觀測(cè)點(diǎn)距離與低阻球體隱患電位及電場(chǎng)相對(duì)變化幅度對(duì)比（表1）第19頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）高阻球體模型r0=5m，ρ1=2000Ω·m，ρ2=∞，j0=0.1mA/m2，r=6m-100m。

電位曲線電場(chǎng)強(qiáng)度曲線U/VV/mx/mx/mr(m)觀測(cè)點(diǎn)距球心距離與球體直徑之比r/(2r0)電位異常百分比電場(chǎng)異常百分比1016.2512.52020.81.63030.250.54040.10.25050.050.1觀測(cè)點(diǎn)距離與高阻球體隱患電位及電場(chǎng)相對(duì)變化幅度對(duì)比（表2）第20頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月測(cè)量參數(shù)以10％為有效異常，計(jì)算理想極限分別能力（r/2r0）理想低阻體（ρ1>>ρ2）理想高阻體（ρ1<<ρ2）電位測(cè)量U1.0750.855電場(chǎng)測(cè)量E1.3571.075軸向前方球狀隱患超前預(yù)報(bào)理想分辨能力中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所第21頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）物理模擬試驗(yàn)13cm球在側(cè)面13cmMN掌子面AB隧道腔體導(dǎo)線球在前方球在下方模擬隧道直徑為5cm，長(zhǎng)度110cm，在隧道外周對(duì)稱的四個(gè)方向上分別布置測(cè)量電極M、N，供電電極A、B距離3m。隧道位于AB中間1/3處，MN極距為3cm，M距隧道掌子面1cm。將此裝置置于深2m、長(zhǎng)寬分別為3m和4m的水槽中央，距水面80cm；水的極化率為0.0，低阻鋁球直徑25cm。用重慶奔騰地質(zhì)儀器廠生產(chǎn)的數(shù)字激電儀和中南大學(xué)生產(chǎn)的SQ系列雙頻道數(shù)字激電儀分別測(cè)量MN之間的電位差和極化率，以MN中點(diǎn)為記錄點(diǎn)?！轿淮_定！中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所第22頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月球體在前方（組合電極）電位差異常極化率異常鋁球直徑：25cm中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所第23頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月球體在側(cè)面電位差異常極化率異常中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所ΔVΔV第24頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

球體異常在側(cè)面相對(duì)異常對(duì)比球體異常在下方相對(duì)異常對(duì)比中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所第25頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、野外測(cè)量方法：三分量測(cè)量電極A電極B供電儀表測(cè)量?jī)x表供電導(dǎo)線供電導(dǎo)線已開(kāi)挖巷道待開(kāi)挖巷道位于巷道側(cè)壁測(cè)量電極N位于掌子面附近測(cè)量電極M圖例：測(cè)量導(dǎo)線地表中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所第26頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.平朔煤礦4109＃主輔運(yùn)巷測(cè)試試驗(yàn)圖8.4109主運(yùn)巷TSP實(shí)測(cè)記錄示意圖（z分量）Fs數(shù)據(jù)觀測(cè)不穩(wěn)定Fs數(shù)據(jù)觀測(cè)不穩(wěn)定4109主運(yùn)巷地面供電井巷測(cè)量高頻點(diǎn)電位VMN及幅頻率Fs電流1.3A電流1.3A4109輔運(yùn)巷地面供電井巷測(cè)量2頻組高頻點(diǎn)電位VMN及幅頻率Fs2頻組實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)Fs數(shù)據(jù)觀測(cè)不穩(wěn)定電流1.8A（1）數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠（2）兩參數(shù)對(duì)水敏感（2）極化率有優(yōu)勢(shì)中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所第27頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月特點(diǎn)小結(jié)1.大功率施工方便，效率高2.接近目標(biāo)觀測(cè)，異常信噪比高3.遠(yuǎn)離電源觀測(cè)，背景場(chǎng)影響小4.多分量多參數(shù)觀測(cè)中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所第28頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月研究背景：（1）深鉆井昂貴（2）鉆孔本身或鉆孔底部接近礦體（3）鉆孔資料已揭示地質(zhì)或礦產(chǎn)條件二.隨鉆超前探測(cè)觀測(cè)系統(tǒng)中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所第29頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月井中點(diǎn)電源激勵(lì)電場(chǎng)擾動(dòng)——征候觀測(cè)與解釋。

1、原理——超前預(yù)報(bào)ρ0ρ1鉆孔供電電極測(cè)量電極隱伏目標(biāo)垂直接觸帶前的電激勵(lì)電場(chǎng)征候模擬x/mx/m電位征候觀測(cè)電場(chǎng)征候觀測(cè)AB中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所第30頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、水槽物理模擬試驗(yàn)測(cè)量電極電位，單位：mV以水面為起始點(diǎn)的垂直深度，單位：厘米以水面為起始點(diǎn)的垂直深度，單位：厘米測(cè)量電極電位，單位：mV水槽模擬試驗(yàn)電場(chǎng)隨電極深度變化實(shí)測(cè)曲線由水槽模擬試驗(yàn)電場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換而成的視電阻率曲線中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所第31頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月視幅頻率測(cè)量結(jié)果幅頻率Fs，單位：％以水面為起始點(diǎn)的垂直深度，單位：厘米圖4為水槽模擬試驗(yàn)幅頻率Fs實(shí)測(cè)異常曲線迫近目標(biāo)！中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所第32頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、野外實(shí)施目標(biāo)礦體測(cè)量電極系供電電極無(wú)窮遠(yuǎn)觀測(cè)儀表測(cè)量電纜隨鉆超前探測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所第33頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月技術(shù)特點(diǎn)（1）多參數(shù)（2）多路同步采集（3）迫近目標(biāo)對(duì)象的測(cè)量與比對(duì)（4）征候關(guān)聯(lián)資料解釋中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所第34頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月瞬變電磁法（TEM）背景：

異常