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关于瞬变电磁探测盲区的认识
新闻作者:符洪  发布时间:2014-01-20  查看次数:  放大 缩小 默认
  技术支持中心 符洪
  瞬变电磁法作为一种方便、高效的物探方法,以及其对低阻体响应的灵敏特性,在各行各业得到了越来越广泛的运用,尤其在地面找水、金属探矿方面取得了较好的应用效果。近年来,随着井下开采规模和开采量的加大,因采空而导致的积水、裂隙、围岩破碎、地面塌陷等现象越来越严重,其直接或间接造成的矿井水害对采掘安全的威胁日趋明显,防治水工作成为矿井安全生产的重中之重。传统的直流电法虽然探测效果好,但是施工难度大、方向性差、设备携带不方便,现在很多用户更加青睐于使用瞬变电磁法。然而,瞬变电磁在探测过程中对浅层有效信息的获取质量较差,导致其探测结果存在一定盲区,盲区里面有时又会存在一些不安全因素。如何减小或者去掉盲区,增加瞬变电磁的有效探测范围,成为用户和研究者都比较关心的问题。下面,就和大家谈谈对盲区的几点认识。
    盲区的产生:盲区的产生主要是来自于仪器本身,从瞬变电磁的工作原理来看,它是在在发射线圈中发射一个脉冲电流,该电流在大地中产生一次磁场,当一次场消失时在接收线圈中感应的电压及其暂态过程和大地中一次场在接收线圈中感应的电压叠加在一起,即得到接收线圈实际测得的感应电压。可见,他不是单纯的二次场,而是夹杂了接收线圈暂态过程,在一般情况下,接收线圈暂态过程比较短,所以在晚期信号里不明显,但在早期信号里很大,不容忽视。实际测量中舍弃了这段畸变的早期信号,只记录该时刻以后的晚期信号,因此就产生了盲区。
    盲区的大小:瞬变电磁探测的盲区一般从10米到20米不等,地面瞬变电磁探测盲区更大。影响盲区大小的主要原因是发射电流关断时间的大小,而关断时间在某种程度上与现场探测环境、仪器配置都有一定关系。从理论上来说TEM方法是可以实现近地表探测的,但在实际工作中,由于发射电流的关断时间不为零(通常几十us到几百us),二次感应电压在关断期间和关断后符号总相反,在关断期间实质上是瞬变场感应阶段,而在关断后瞬变场变化规律呈衰减特性。感应段响应幅值大于衰减段响应幅值,感应段上升和衰减段衰减的规律相同,近似指数规律变化。接收装置所测量的瞬变电磁信号,在相当长的一段时间内,受到严重影响而发生畸变,将产生错误的结果。关断时间越短,激发场能量越大,早期信号受到关断时间影响越小,二次感应响应的有效时间窗越宽。相反,关断时间越长,感应段时间越长,早期信号被舍弃越多,浅层探测能力越弱(见图一)。在井下探测时,受现场金属支护材料和采掘设备的影响,早期信号受影响的过程会更加漫长。
    减小盲区的方法:1、仪器应尽量缩短发射电流的关断时间,以提高地下浅部探测能力;2、改善接收天线装置,采用程控天线进行接收;3、探测现场断电、移除金属体,减小干扰影响。




图一 不同关断时间对探测盲区大小的影响
  
a 现场无金属支护干扰   

b 现场为工字钢支护
图二 不同干扰条件对探测盲区大小的影响
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