圆锥型场源全空间瞬变电磁响应特征与精细解释技术理论研究

Based on the situation that the wide fade zone exists in shallow layer which makes fine signal hard to identify with tranditional underground transient electro magnetic method, a new type equipment of cone-shaped source is proposed.Theoretical derivation and analysis, numerical simulation, model experiments and roadway tests are adopted as the research means towards the source to study transient electromagnetic response characteristics and effective equipment types, the tunnel space effect and delay effect of slanting wave and their correction techniques, data processing and interpretation technique used in full-space transient electromagnetic method. the research results in Youth Science Fund Project were used and developed with theoretical research process in this new project, to derive and analyze defination and calculation method of apparent resistivity, and theoretical value of several parameters in apparent depth calculation. Meantime, the works of making typical geology body models and model experiments are carried out to examine theoretical results. The key roadway tests are also carried in the process of theoretical research, and the research results would be verified and modified based on the analysis of the test results. Ultimately, data processing and interpretation technology with narrow fade zone, and establishing or perfecting the theoretical system of underground transient electromagnetic method are expected to realized through the researches.

基于传统地下瞬变电磁法“盲区”较大，浅层实现精细测量困难的现状，本项目提出了一种圆锥型场源装置。针对新的场源型式，采用理论推导与分析、数值模拟、模型实验和井下试验相结合的研究方法，研究该场源的瞬变电磁响应特征及有效装置类型，巷道影响和斜阶跃波后延影响与校正方法，全空间瞬变电磁资料处理与解释技术等内容。理论研究过程中应用和发展青年科学基金项目的研究成果，推导和分析该场源条件下视电阻率定义与计算方法，以及视深度计算中各参数的理论值。在理论研究的同时，制作典型地质体模型，开展模型实验以检验理论研究成果的正确性。有重点地在巷道内进行试验，根据试验结果，对上述研究成果进行验证和修正。最终形成最大限度减小“盲区”范围的资料处理与解释技术，实现建立和完善地下瞬变电磁法理论体系的目标。

本项目着眼于矿井瞬变电磁理论与技术研究，鉴于传统地下瞬变电磁法小回线装置的互感耦合大、关断时间长，使探测的浅部“盲区”大，实现浅层精细测量困难的现状，提出了一种圆锥型场源装置。针对新的场源型式，采用理论推导与分析、数值模拟、模型实验和井下试验相结合的研究方法，研究该场源的瞬变电磁响应特征及有效装置类型，巷道影响和斜阶跃波后延影响与校正方法，全空间瞬变电磁资料处理与解释技术等内容。. 四年来，课题组严格按照项目任务书的要求，对相关内容开展了深入研究。开展了覆盖层影响下地井瞬变电磁法三维地电模型的正演响应研究，得出了典型异常体、覆盖层的响应特征以及覆盖层影响因素。开展了圆锥型装置的场源特性研究，获得了圆锥型场源瞬变电磁一次场和二次场特征以及互感效应和暂态过程影响，得出了圆锥型场源正演计算和视电阻率转换方法。开展了圆锥型场源瞬变电磁非线性反演技术研究，提出了一种由电阻率曲线的关键点自动建立初始模型的方法，拓展了最小二乘正则化反演和阻尼最小二乘反演的应用范围。开展了小尺寸装置延时特性和斜阶跃波影响校正研究，获得了早、晚期临界条件，建立了小装置与大回线间的延时参数关系，得出了减弱关断效应影响的校正策略。此外，开展了一系列地面和井下实验和试验研究，在此基础上初步完成了圆锥型装置设计和数据处理软件开发。. 在本项目的资助下，发表了学术论文14篇，其中SCI检索7篇，EI检索1篇，中文核心2篇。发表了会议论文11篇，其中EI检索2篇。参加了学术会议8次，获得了邀请报告2次，获授权实用新型专利1项。资助了14名硕士研究生开展科学研究，其中6名研究生完成了硕士毕业论文。