物探新技术新方法

1、深部资源与工程物探技术突破（;）中南大学2012.2.272012年第二届双频激电法应用研讨会1提 纲1. 大深度与高分辨率难题及解析2. 有效激励与响应观测3. 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5. 阵列瞬变电磁勘探系统6. 结语中南大学地球物理勘察新技术研究所2（1）信号微弱（2）目标相对规模小（3）施工效率低（4）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1.1 大深度与高分辨率难题 1. 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3（1）深部资源勘探的突破口信号解释水平！ A. 更高精度的数据【质】对仪器、观测技术提出要求 B. 更

2、完备的数据集合【量】更充分的定解条件 C. 更合理的反演算法和解译体系【解释水平】综合勘探1.2 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4 A. 更高精度的数据 对仪器、观测技术提出要求【质】 表1.理想球体相对异常精度与最大探测深度的关系异常精度（）10543210.50.1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（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hD地面5 B. 更完备的数据集合 更充分的定解条件 【量】 I 单

3、参数量（x分量，电位差/梯度） II 多参数量（电位差、极化率、磁化率） III 多分量（x、y、z分量，电位差/梯度）中南大学地球物理勘察新技术研究所6C. 更合理的解释 反演算法和解译体系【解释水平】 I 物探专业信息融合（物探行内） II 结合地质、化探、遥感、钻孔信息 （行外）中南大学地球物理勘察新技术研究所7（2）充分认识环境和目标对象 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 （1）一物多性 （2）一性多物标本测试 ! 中南大学地球物理勘察新技术研究所82. 有效激励与响应问题2.1 物探作业模式与异常目标唤

4、醒目标响应响应接收背 景相对异常绝对异常中南大学地球物理勘察新技术研究所92.2 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102.3 有效激励下的响应观测（1）近目标观测（2）远源观测（3）比对观测相对异常100(实测值背景) / 背景相对异常100（带背景实测值带背景实测值）/ 某实测值中南大学地球物理勘察新技术研究所112.4 响应观测仪器与装备（1）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（3）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

5、所122.5 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 一维傅立叶分析、滤波；统计分析； 概率分析；相关分析（2）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； P域两个层次中南大学地球物理勘察新技术研究所13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14一. 大定源建场模式下巷井观测系统需求难题与局限方法技术突破口（1）危机矿山接替资源勘探（2）井巷环境隐患超前预报供电高密度电法近目标观测测量坑道聚焦电法远源观测解释坑道瞬变电磁比对观测 1. 研究背景分析中南大学地球物理勘察新技术研究所15以电位为测量参数时井巷探测系统工作布置示意

6、图中南大学地球物理勘察新技术研究所162、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1Pj0 xrOhr022r0HHrj0中南大学地球物理勘察新技术研究所17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中南大学地球物理勘察新技术研究所21（3）物理模拟试验13cm球在侧面13cmMN掌子面AB隧道腔

7、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！中南大学地球物理勘察新技术研究所22球体在前方（组合电极）电位差异常极化率异常铝球直径：25cm中南大学地球物理勘察新技术研究所23球体在侧面电位差

8、异常极化率异常中南大学地球物理勘察新技术研究所VV24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中南大学地球物理勘察新技术研究所253、野外测量方法：三分量测量 电极A电极B供电仪表测量仪表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：测量导线地表中南大学地球物理勘察新技术研究所264. 平朔煤矿4109主辅运巷测试试验图8. 4109主运巷TSP实测记录示意图（z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VMN及幅频率Fs电流1.3A电流1.3A4109辅运巷地面供电井巷测量2频组高频点电位VMN及幅

9、频率Fs2频组实测数据Fs数据观测不稳定电流1.8A（1）数据稳定可靠（2）两参数对水敏感（2）极化率有优势中南大学地球物理勘察新技术研究所27特点小结1. 大功率施工方便，效率高2. 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4. 多分量多参数观测中南大学地球物理勘察新技术研究所28研究背景： （1）深钻井昂贵 （2）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29 井中点电源激励电场扰动 征候 观测与解释。1、原理超前预报01钻孔供电电极测量电极隐伏目标垂直接触带前的电激励电场征候模拟x/mx/m电

10、位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302、水槽物理模拟试验测量电极电位，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：厘米测量电极电位，单位：mV水槽模拟试验电场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电阻率曲线中南大学地球物理勘察新技术研究所31视幅频率测量结果幅频率 Fs，单位：以水面为起始点的垂直深度，单位：厘米图4 为水槽模拟试验幅频率Fs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323、野外实施目标矿体测量电极系供电电极无穷远观测仪表测量电缆随钻超前探测系统结构中南大学地球物理勘察新技术研究所33技术特点（1）多参数（2）多路同步采集（3）迫近目标对象的测量与比对（4）征候关联资料解释中南大学地球物理勘察新技术研究所34瞬变电磁法（TEM）背景： 异常来自何方？ 解决途径： 定向探测！三. 线阵列瞬变电磁法35三. 线阵列瞬变电磁法干 扰！目 标！1.测量装置中南大学地球物理勘察新技术研究所362. 异常特征体现背离现象！中南大学地球物理勘察新技术研究所373. 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38六. 分享结语1. 解决有效激励与响应